Многополосковые ответвители
Многополосковый ответвитель(МПО) используется в устройствах на ПАВ для переизлучения энергии акустической волны из одного пространственного канала в другой. Такой ответвитель представляет собой систему проводящих электродов, нанесенных на поверхность пьезоэлектрического звукопровода параллельно фронту поверхностной волны (рис. 16).
Рисунок – Многополосковый ответвитель |
На поверхности звукопровода 1 расположены входной 2 и выходной 6ВШП, находящиеся в пространственно-разнесенных каналах» и система параллельных проводящих электродов 7 шириной а, размещенных с постоянным шагом d на поверхности звукопровода между входным и выходным преобразователями.
В простейшем случае, когда акустические каналы параллельны, имеют одинаковые структуры и размещены на однородной пьезоэлектрической подложке, акустическую волну 5,возбуждаемую в канале А входным преобразователем 2, можно представить в виде суперпозиции симметричной и асимметричной мод 3 и 4.
Если , МПО действует как неоднородная проводящая пластина с нулевой проводимостью в направлении распространения акустической волны Z и бесконечной проводимостью в перпендикулярном направлении Y. При прохождении через систему электродов /волна 3с симметричным фазовым распределением не взаимодействует с МПО, так как она имеет составляющие электрического поля в направлении Z и в направлении X, перпендикулярном к поверхности распространения, но не имеет составляющих в направлении Y. Таким образом, для этой волны система МПО эквивалентна свободной поверхности. При прохождении волны с асимметричным фазовым распределением в системе электродов начинает течь ток, поскольку заряды, индуцированные в электродах верхнего канала, равны по амплитуде и противоположны таким же зарядам, индуцированным в нижнем канале. Перераспределение зарядов вызывает изменение скорости асимметричной моды. При определенной длине системы электродов L = Lполн фазовые соотношения волн 3 и 4 изменяются на противоположные (3' и 4'). В результате сложения соответствующих волн образуется волна 5' в канале В, вканале А волна отсутствует.
Протяженность структуры МПО Lполн, которая обеспечивает полное переизлучение энергии из канала в канал, определяется разностью фазовых скоростей симметричной и асимметричной мод.
K- коэффициент электромеханической связи.(определяет эффективность взаимодействия ПАВ с Электродами на его поверхности)
Эта формула справедлива для неоднородной проводящей решетки с бесконечно узкими электродами. Практически МПО выполняется в виде системы электродов шириной а = d/2, что требует увеличения длины LПОЛН по крайней мере вдвое. Дополнительно увеличение LПОЛН вызвано тем, что отдельный штырь имеет конечную ширину а, сравнимую с длиной волны .
Более точное выражение для LПОЛНимеет вид:
Отсюда число элементов МПО:
При выполнении условия синхронизма МПО ведет себя как отражательная структура, что приводит к провалу амплитудно-частотной характеристики МПО.
Обычно рабочий диапазон МПО выбирают в пределах 0,3 —0,9 , где амплитудно-частотная характеристика имеет широкий и плоский участок.
Рисунок - |
При переизлучении из канала в канал потери определяются лишь оммическими потерями в проводниках.
Размещение входного и выходного ВШП в различных акустических потоках позволяет устранить прямую электромагнитную наводку между ВШП, а также уменьшить влияние паразитных объемных волн, возбуждаемых входным преобразователем
Описанная структура МПО широко применяется для синтеза полосовых фильтров. (рис. 17, а). На рис. 17, б изображена линия задержки, где МПО используется для переизлучения ПАВ между звукопроводами. Такая конструкция отличается простотой, причем вносимые потери на переход ПАВ с одной подложки на другую определяются лишь омическими потерями в проводниках.
Рисунок – 3дб квадратурный ответвитель |
При длине МПО LПОЛН/2 только половина энергии ПАВ переизлучается в канал В, аполовина остается в канале А. Фаза волны, распространяющейся по каналу А, на 90° опережает фазу волны в канале В. Такое устройство получило название 3-дБ квадратурного ответвителя .
С помощью МПО можно изменять апертуру акустической волны.
Рисунок – Асимметричный МПО |
Асимметричный МПО содержит два акустических канала с различными апертурами wa и wb, соотношение которых определяет коэффициент сжатия
Фазовая скорость ПАВ при распространении вдоль металлических решеток изменяется в зависимости от апертуры. Поэтому периоды сжимающего МПО в двух каналах различны. По сравнению с симметричным МПО число элементов увеличивается с учетом коэффициента сжатия.
Дата добавления: 2015-08-14; просмотров: 1078;