Поверхностные акустические волны

Важное практическое применение находят поверхностные волны в пьезоэлектрических кристаллах. В результате пьезоэффекта в кристалле под действием электрического поля возникают механические напряжения, а деформация кристалла, в свою очередь, приводит к изменению его электрической поляризации. Таким образом, в пьезокристаллах механические и электрические величины оказываются связанными, и это существенно сказывается на свойствах распространяющихся в них механических возмущений. Принципиальной особенностью распространения поверхностных волн в пьезокристаллах является тот факт, что волна механических смещений в этом случае сопровождается волной электрического потенциала, распространяющейся с той же скоростью, причем не только в твердом теле, но и в вакууме вблизи поверхности. Это позволяет легко возбуждать поверхностные волны в пьезокристаллах путем подачи переменного электрического напряжения на электроды, расположенные периодически непосредственно на поверхности пьезоэлектрической пластинки. Переменное электрическое поле возбуждает в результате пьезоэффекта поверхностные акустические волны (ПАВ) с такими же пространственной периодичностью и частотой. Основанные на описанном принципе преобразователи электрической энергии в энергию акустических волн и обратно получили название встречно-штыревых (рис. 30.1). На основе поверхностных акустических волн создан целый ряд акустоэлектронных устройств, широко применяемых в радиотехнике.

Простейшими акустоэлектронными устройствами являются линии задержки. При подаче на любой из преобразователей П радиоимпульса со второго преобразователя снимается импульс, задержанный относительно входного сигнала на время пробега поверхностной волны. Создание задержки сигналов необходимо во многих радиотехнических приборах: в гребенчатых фильтрах, накопителях, устройствах оперативной памяти и т. п.

Благодаря избирательным свойствам встречно-штыревых преобразователей их используют в качестве полосовых фильтров, предназначенных для пропускания сигнала в заданной полосе частот. Поскольку время задержки в фильтре не играет роли, устройства делаются как можно меньших размеров. Типичные габариты таких фильтров составляют порядка 1 см. Кроме перечисленных к акустоэлектронным устройствам относятся фильтры частотно-модулированных сигналов, резонаторы на поверхностных волнах, нелинейные акустоэлектронные устройства и др.