DE2057801A1 - Verzoegerungsanordnung mit frequenzanhaengiger Laufzeit - Google Patents

Verzoegerungsanordnung mit frequenzanhaengiger Laufzeit

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DE2057801A1
DE2057801A1 DE19702057801 DE2057801A DE2057801A1 DE 2057801 A1 DE2057801 A1 DE 2057801A1 DE 19702057801 DE19702057801 DE 19702057801 DE 2057801 A DE2057801 A DE 2057801A DE 2057801 A1 DE2057801 A1 DE 2057801A1
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Description

101 Bl.Murat, Paris I6eme, Frankreich
Verzögerungsanordnung mit frequenzabhängiger
Laufzeit
Die Erfindung bezieht sich auf Verzögerungsanordnungen mit frequenzabhängiger Laufzeit. Sie betrifft insbesondere akustische oder optische Verzögerungsleitungen, mit denen Laufzeituntersohiede erhalten werden können, die in einem breiten Band zu beiden Seiten der Mittelfrequenz der Verzögerungsleitungen proportional zu dem Frequenzhub ist. Solche Verzögerungsleitungen werden beispielsweise in der Technik der Kompression elektrischer Impulse verwendet.
Es sind bereits verschiedene Arten von Verzögerungsleitungen mit frequenzabhängiger Laufzeit vorhanden, von denen einige Beugungsgitter für Schallwellen verwenden, wobei die Frequenzabhängigkeit dann darauf beruht, dass die effektive Weglänge dieser Wellen zwischen dem Eingang und dem Ausgang einer Verzögerungsleitung sich in Abhängigkeit von der Frequenz ändert. Bei der Mehrzahl dieser Verzögerungsleitungen werden Gitter verwendet, deren Linien in ungleichmassigen Abständen liegen, wodurch es schwierig wird, solche Gitter mit guter Genauigkeit für Verzögerungsleitungen herzustellen, die bei hohen Frequenzen arbeiten sollen. Je höher nämlich die Frequenz ist, umso kleiner muss der
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Abstand der Gitterlinien sein.
Es ist andrerseits eine akustische Verzögerungsleitung mit frequenzabhängiger Laufzeit bekannt, in der eine Oberflächenwelle, die mit Hilfe eines auf einer ebenen Fläche eines Materials angeordneten Wandlers erregt wird, von dieser ebenen Fläche geführt und durch ein Gitter gebeugt wird, das auf dieser Fläche so angeordnet ist, dass die das Gitter bildenden Linien senkrecht zu der Schwingungsebene der Oberflächenwelle liegen. Die gebeugte Welle enthält dann eine Longitudinalkomponente oder Druckwellenkomponente, die durch geeignete Mittel unterdrückt wird, und eine Transversalkomponente oder Scherungskomponente, deren Schwingungsrichtung in einer Ebene enthalten ist, die senkrecht zu den Gitterlinien.steht. Eine andere ebene Fläche des Materials, die parallel zu der ersten Fläche liegt, trägt ein zweites Beugungsgitter, an dem die Transversalkomponente der Welle in eine Oberflächenwelle umgeformt wird, die von dieser zweiten ebenen Fläche geführt wird, wobei die Schwingungsrichtung dieser Welle in einer Ebene liegt, die senkrecht zu den Sitteriinien des zweiten Gitters steht. In dieser Verzögerungsleitung haben die beiden Gitter die gleiche konstante Teilung, und sie sind zueinander parallel.
Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung von Verzögerungsleitungen mit frequenzabhängiger Laufzeit, bei denen gleichfalls die Erscheinung der doppelten Beugung mit Hilfe von Gittern mit konstanter Teilung ausgenutzt wird, bei denen aber die Schwingungsrichtung der die Gitter erregenden frequenzunabhängigen Oberflächenwelle parallel zu den Gitterlinien liegt, so dass die gebeugte Welle ausschliesslich aus einer Transversalwelle oder Scherungswelle besteht, deren Schwingungsrichtung parallel zu den Gitterlinien liegt.
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Eine solche Lösung ermöglicht insbesondere den Fortfall der Notwendigkeit,eine Komponente der gebeugten Welle zu unterdrücken.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:
Fig.1 das Prinzipschema dar erfindungsgemässen Verzögerungsanordnung,
Fig.2 eine Kurvenschar zur Erläuterung der bei der Erfindung ausgenutzten Beugungserscheinung,
Fig.3 eine andere Kurvenschar zur Erläuterung der Erfindung,
Fig.4 ein Ausführungsbeispiel einer akustischen Verzögerungsleitung nach der Erfindung,
Fig.5 Kurven zur Bestimmung der Bandbreite der erfindungsgemässen Verzögerungsleitung,
Fig.6 ein Ausführungsbeispiel·einer optischen Verzögerungsanordnung nach der Erfindung,
Fig.7 eine andere Ausführungsform der akustischen Verzögerungsleitung von Fig.4,
Fig.8 eine weitere Ausftihrungsform der akustischen Verzögerungsleitung von Fig.4,
Fig.9 eine perspektivische Ansicht eines Bestandteils der akustischen Verzögerungsleitung von Fig.8, .
Fig.10 eine Abänderung der Verzögerungsleitung von Fig.8 und
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Pig.11 eine besondere Ausführungsform einer akustischen Verzögerungsleitung nach der Erfindung,
Die im Prinzipschema von Fig.1 dargestellte Verzögerungsanordnung besteht aus einer Platte 2 mit parallelen Flächen, die in einem Medium 1 angeordnet ist. Die Dicke der Platte ist gross gegen die Wellenlänge der übertragenen Wellen. Wenn eine horizontal polarisierte Transversalwelle SH, d.h. eine Welle, deren Schwingungsrichtung senkrecht zur Zeichenebene von Fig.1 steht, sich mit konstantem Volumen in dem Medium 1 ausbreitet, erfolgt die Bewegung der Teilchen senkrecht zur Zeichenebene von Fig.1, Eine intere33ante Eigenschaft solcher horizontal polarisierter Transversalwellen SH besteht darin, dass sie bei einem Übergang von einem Medium in ein anderes nur Wellen des gleichen Typs hervorrufen, gleichgültig ob diese gebrochen oder reflektiert sind. Es findet dann nämlich keine Energieumwandlung τβι Form von Longitudinalwellen oder Druckwellen P oder in vertikal polarisierte Transversalwellen SV ätatt. Diese Eigenschaft beruht darauf, dass die Bewegungsrichtung der Teilchen bei der Reflexion oder Brechung der Wellen keine Änderung erfährt, rio dass die Gesetze der Optik auf solche Wellen anwendbar sind. Das Medium 2 ist so gewählt, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit C» der horizontal polarisierten Transversalwelle SH darin grosser als die Ausbreitungsgeschwindigkeit O1 dieeer Welle SH in dem Medium 1 ist.
Es lässt sich zeigen: Wenn die einfallendeWelle SH an der Trennfläche 31 zwischen den Medien 1 und 2 unter einem Winkel •OC. ankommt, der grosser als derTotalreflexionswinkel ist, wenn also sin Oc1 grosser als C1/C2 *8ΐ» so besteht ausser der reflektierten Welle eine Oberflächenwelle , die sich entlang dieserOberfläche 31 mit der Geschwindigkeit C
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ausbreitet, wobei die Schwingungsrichtung dieser Welle parallel zu der Fläche 31 liegt. Diese Welle ist in dem Medium 2 schnell verschwindend-, und kann darin nicht abgestrahlt werden. Wenn, wie in Fig.1 gezeigt ist, in an sich bekannter Weise im Weg dieser Oberflächenwelle ein Gitter 41 mit konstanter Teilung a angeordnet wird, dessen Linien parallel zu der Schwingungsrichtung der Oberflächenwelle liegsn, wird die dieses Gitter 41 erregende Schwingungsenergie in die Tiefe des Mediums 2 gestrahlt, wobei diese Strahlung auf der Streuung der Oberflächenwelle an dem Gitter 41 beruht. Die Einfügung des Gitters in den Weg der horizontal polarisierten Oberflächenwellen bedeutet die Erzeugung einer Reihenanordnung von strahlenden Quellen, die nach einem Phaeengesetz angestrahlt werden, das von der Geschwindigkeit Cj/sinoCj der OberfläPheaeTlen abhängt, wobei diese Reihenanordnung dann Schwingungsenergie in das Medium 2 ausstrahlt. Es lässt sich zeigen, dass diese Energie in Form einer horizontal polarisierten Transversalwelle abgestrahlt wird, deren Austrittswinkel Oi2 durch die folgende Beziehung defiliert ist
sinoc2 = j«p sin Ot1 - P a
worin A die Wellenlänge in dem Medium 2 ist, während ρ eine positive ganze Zahl ist, welche die StrahlungsOrdnung der austretenden Welle darstellt. Diese Welle kommt an der zweiten Fläche 32 der Platte 2 unter dem gleichen Einfallswinkel oc ο an» unt* an dieser zweiten Fläche 32 ist ein Gitter 42 argeordnet, das die gleiche konstante Teilung wie das Gitter 41 hat, und dessen Linien parallel zu den jenige· des Gitters 41 liegen. Aue Symmetriegründen erhält man somit am Ausgang der Anordnung im Medium 1 eine horizontal polarisierte Transversalwelle SH, deren Richtung parallel zu demjenigen der einfallenden Welle SH ist, und zwar unabhängig
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von dem Winkel oc2» unter dem die Welle SH in das Medium 2 abgestrahlt wird. Die Verzögerung der austretenden Welle SH in Bezug auf eine von der Eintrittswelle abgenommene Bezugsgrösse hängt jedoch von diesem Winkeloc2 unt* demzufolge von der Frequenz der eintretenden Welle ab. Die Anordnung von Fig.1 ist also frequenzabhängig und kann beispielsweise als Verzögerungsleitung mit frequenzabhängiger Laufzeit verwendet werden.
Wenn als Ursprung die durch den Punkt A des Gitters 41 gehende ebene Welle und als Bezugsausgangsgrösse die durch den Punkt B des Gitters 42 gehende Welle gewählt werden, wobei der Weg AB für eine Strahlung mit dem Winkel OC20 erhalten wird, für den gilt
sin OC = !
sin
so beträgt der Laufzeitunterschied /^ t zwischen der Laufzeit der Austrittswelle in Bezug auf diejenige der Eintrittswelle:
AO CD C2 cosoc
wenn die Dicke der Platte 2 mit d bezeichnet wird.Dieser Lauf zeitunterschied £± t beträgt also :
d sin OC1 C1
( - Sin
Diese Gleichung ermöglicht in Verbindung mit der Beziehung
°2 X
sin o<2 = -JT=- sin OC1 - ρ £
das Zeichnen der Kurvenschar von Fig.2, welche auf der Ordinate
e 1
den normalisierten Laufzeitunterschied .·
Δ t
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als Funktion der normalisierten Frequenz
af
pC2 - OJ
sin Oc1 - sin
zeigt, und zwar für verschiedene Werte von
m = Jj^ ein
Diese Kurven besitzen alle einen Wendepunktjdieser entspricht einem LaufZeitunterschied /\ t des Wertes Null und einem Austrittswinkelocgn in detD Material 2, de» folgendermassen definiert ist:
si» OC9n = η
beiden Seiten dieses Wendepunkts ändert sich der laufzeitunterschied j£± t linear als Punktion der Frequenz f in einem relativen Frequenzband in der Gröasenrdnung von 40 bis 50$. Fig.3 zeigt die gleiche Kurvenschar nach einer Frequenzumsetzung zu beiden Seiten einer einem Wendepunkt entsprechenden Mittelfrequenz. Ausgehend von dieser Kurvenschar kann man die Beschaffenheit der Materialien bestimmen, die für die Medien 1 und 2 gewählt werden müssen, damit für die so gebildete Verzögerun^leitung ein vorgegebenes Produkt B · T erhalten wird, worin T der Laufzeitunterschiedsbereich ist, der unter Einhaltung eines gewählten Linearitätsgrades realisiert werden kann, wenn der Frequenzhub einem Band B entspricht.
Fig.4 zeigt eine besondere Ausführungsform einer erfindungsgemässen.akustischen Verzögerungsleitung. In diesem Fall bilden zwei ähnliche Prismen 11 und 12, beispielsweise aus Glas oder Quarz, das Medium 1, während das Medium 2 aus einer dicken
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Platte, beispielsweise aus Beryllium besteht. Auf den Flächen 110 und 120 der Prismen 11 bzw. 12 sind die Gitter 41 und 42 angeordnet, beispielsweise durch Eingravieren von Linien mit der gleichen konstanten Teilung a. Diese Flächen haften auf den entsprechenden Flächen 31 bzw. !52 der Platte 2. Wandler 51 und 52, die beispielsweise aus keramischem Materiallbestehen, das so polarisiert ist, dass es eine Scherungswelle erzeugt, sind auf den Flächen 111 bzw. 121 der Prismen 11 und 12 angeordnet, wobei diese Flächen einen Winkel Cx1 mit den Flächen 110 bzw. 120 dieser Prismen bilden und zueinander parallel sind. Wenn der Wandler 51 eine Welle SH aussendet, steht deren Ausbreitungsrichtung senkrecht auf der Fläohe 111, und sie trifft unter einem Einfallswinkel DC1 am Gitter 41 ein. Diese Welle wird gebeugt und breitet sich in der Platte 2 in einer Richtung aus, deren Winkeloc2 0^* ^er Normalen auf das Gitter 41 sich in Abhängigkeit von der Frequenz zwischen den Werten OCpmin und £X2max ändert, wobei diese beiden Werte der unteren bzw. der oberen Grenze des Betriebsfrequenzbandes B der Leitung entsprechen. Nach einer zweiten Beugung an dem Gitter 42 kommt diese Welle an dem Empfangswandler in einer Richtung an, die senkrecht auf der Fläche des Prismas 12 steht. Wenn mit I- und 1« die Breite der Wandler 51 bzw. 52 und mit L.. und Lp die Breite der Gitter 41 bzw. 42 bezeichnet werden, lauten die Bedingungen für die Anstrahlung der Gitter:
I1^L1 COSOc1 und 12>L2 COSOC1
Wenn ferner d die Dicke der Platte 2 und e der Abstand zwischen den Gittern 41 und 42 ist, gelten die folgenden Beziehungen :
L1 + e Lg + β
tg <*2n»ins ""4H und tg0(2max s T"""
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Diese Beziehungen ermöglichen die Bestimmung der Breite des zweiten Gitters 42 in Bezug auf diejenige des ersten Gitters 41
L2 aL1 = ä(tS(X2max ~ *« <*2nln>· Fig,5 zeigt den normalisierten Laufzeitunterschied
d sin
als Funktion der normalisierten Frequenz af/C2 für einen gpwählten Wert von
°2
m = η— sin Oc1
C1 . 1
und für verschiedene Werte ρ = 1 und ρ « 2 der Strahlungsordnung. Es ist folgendes festzustellen: Damit keine winke1-mässige Überlappung zwischen der Strahlung der Ordnung 2 und der Strahlung der Ordnung 1 in dem gewählten Frequenzband B vorkommt, muss der Wert oC1 des Winkels der Strahlung der Ordnung 2 bei der maximalen Frequenz fmax dieses Bandes B kleiner als OC2nJin se*n» wodurch also eine Begrenzung dieses Frequenzbands in Abhängigkeit von dem Koeffizient m bedingt ist, d.h. in Abhängigkeit von den Materialien 1 und 2 und von dem Einfallswinkel a1, die gewählt sind. Der Wert des Winkels <*' ermöglicht die Bestimmung einer unteren Grenze für den Abstand e der beiden Gitter 41 und 42:
e £ d tg oc\
wodurch eine obere Grenze für die Breite des Gitters 41 und:, davon ausgehend,für das Gitter 42 definiert ist:
rj ^ d (tg <* 2ain " ΐβ 0^* ^*
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Der Aufbau dieser Verzögerungsleitung ist somit vollkommen definiert, denn die Mittel frequenz f des Betriebsfrequenzbandes ermöglicht die Wahl der Teilung a der Gitter 41 und 42:
af0 _ C1O2 sin
°2 " C2 2 sin
Da die Lichtwellen und die horizontal polarisierten transversalen Schallwellen SH vollkommen gleiche Ausbreitungsbedingungen haben, eignet sich die Erfindung auch für eine optische Anordnung, wie sie scheraatisch in Fig.6 dargestellt ist. Diese besteht aus zwei gleichen Prismen 11 und 12 mit dem Brechungsindex N, deren einander gegenüberliegende Ebenen und parallelen Flächen 110 und 120 in einem Abstand d liegen und Gitter 41 bzw. 42 aus gravierten Linien mit der gleichen konstanten Teilung a tragen. Das von einer Lichtquelle, beispielsweise einem Laser abgegebene Lichtbündel fällt senkrecht auf die Fläche 111 des Prismas 11, die einen Winkel Ct1 mit der Fläche 110 bildet, wobei dfeser Winkel grosser als der Totalreflexionswinkel ist, der durch sinoi= 1/N definiert ist. Infolge des Vorhandenseins des Gitter 41 an dieser Fläche kann das einfallende Lichtbündel zwischen den beiden Prismen unter einem Winkel0C2 abgestrahlt werden, der durch die folgende Beziehung definiert ist:
sin Cx2 = N SInOc1 - ρ ™ wobei X die Lichtwellenlänge im Vakuum ist·
Dieses abgestrahlte Bündel trifft dann am Gitter 42 des zweiten Prismas 12 unter dem gleichen Winkel c*2e*n» wodurch es aus Symmetriegründen möglich ist, ein Austrittsbündel zu erhalten, das unter dem Winkel Oc1 in das zweite Prisma abgestrahlt wird. Dieses Austrittsbündel ist, unabhängig von dem Winkel oc2» parallel zu dem Eintrittabündel, doch hängt
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seine Verzögerung gegenüber einer vom Eintrittsöündel * abgenommenen Bezugsgrösse von dem Winkel oc2» also von der Frequenz der Lichtwelle ab. Die in Pig.2, 3 und 5 aufgetragenen Kurvenscharen der Laufzeitunterschiede als Funktion der Frequenz gölten auch für dieses Interferometer, vorausgesetzt, dass der Ausdruck Cp/^1 ^urca ^ und C2 durch die Lichtgeschwindigkeit C im Vakuum ersetzt" werden. Ein solches Interferometer kann beispielsweise zur Kompression von frequenzmodulierten Lichtimpulsen verwendet werden, oder auch zur Durchführung der Spektralanalyse von Impulsen, deren Dauer kurz gegen den Bereich des Laufzeitunterschieds ^S1 t ist.
Fig.7 zeigt eine Abänderung d.er in Fig.4 gezeigten akustischen Verzögerungsleitung, bei welcher die Prismen 11 und 12 symmetrisch in Bezug auf die Platte 2 angeordnet sind, so dass die beiden Wandler 51 und 52 dann nicht mehr zueinander parallel liegen, sondern beide um einen Winkel Vf/2- oc.. gegen die Flächen und 32 der Platte 2 geneigt sind. Bei dieser Anordnung erleiden die von dem ersten Gitter 41 gebeugten Wellen eine Reflexion, an der Fläche 30 der Platte 2, bevor sie zum zweiten otter gelangen.
Eine andere Ausführungsform der akustischen Terzögerungsleitung ist in Fig.8 gezeigt. Sie besteht darin, dass die Prismen 11 und 12 so angeordnet werden, dass sie beide an der Fläche 31 der Platte 2 haften. Bei diesem Aufbau wird die von dem Gitter 41 gebeugte Welle an der Fläche 32 der Platte 2 reflektiert, bevor sie zum zweiten Gitter 42 gelangt, wodurch der Laufzeitunterschiedsbereich bei gleicher Dicke d verdoppelt wird. Ein weiterer Vorteil dieser Leitung besteht in der Möglichkeit, diesen Laufzeitunterschiedsbereich dadurch zu justieren, dass die Fläche 32 der Platte 2 zur Verringerung der Dicke d bearbeitet wird.
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Wie in Fig.9 gezeigt ist, können die Gitter 41 und 42 beispielsweise gleichzeitig auf einem gemeinsamen Stab 11 graviert werden, der anschliessend senkrecht zu den Gitterlinien so durchgesägt wird, dass die beiden Prismen 11 und 12 erhalten werden, die dann vorzugsweise gegenseitig durch ein akustisch absorbierendes Mittel 13 aatkoppelt werden.
D^e in Pig.10 dargestellte akustische Verzögerungsleitung unterscheidet sich von der derjenigen von Fig.8 dadurch, dass die Fläche 121 des Prismas 12 nicht den Empfangswandler trägt, sondern reflektierend ist. Somit kann das Ausgangssignal dieser Anordnung nach dem Prinzip des umgekehrten
A Rücklaufs der Wellen von dem Sendewandler 51 empfangen werden, und zwar nach einer Verzögerung, die doppelt so gross wie die mit der Verzögerungsleitung von Fig.8 erhaltene Verzögerung ist. Da die dem Sendewandler 51 zugeführten Signale nicht immer impulsförmig sind, ist es vorteilhaft, die Funktionen der Sendung und des Empfangs zu trennen. Zu diesem Zweck lässt sich zeigen, dass die prinzipielle Wirkungsweise der Anordnung in keiner Weise geändert wird, wenn die Neigung der Fläche 121 des Prismas 12 in Bezug auf die Fläche 31 der Platte 2 geringfügig geändert wird. Dieser Winkel sei (X1 - Θ; die Austrittswelle wird dann von eine«- Wandler 52 empfangen, der auf einer Facette 112 des Prismas angeordnet ist, die mit der den Sendewandler 51 tragenden
^ Facette 111 einen Winkel ft - Q bildet. Da der Winkel θ sehr klein gewählt werden kann, lässt sich zeigen, dass die Breiten des Sendewandlers 51 und des Empfangswandlers 52 praktisch gleich sind. Die Rollen dieser beidenWaadler können daher vertauscht werden.
Eine andere Ausführungsform der akustischen Verzögerungsleitung von Fig.4 ist in Fig.11 gezeigt. In diesem Fall sind die beiden die Gitter 41 und 42 tragenden Glasprismen 11 bzw. 12 durch dünne piezoelektrische Keramikplättchen
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ersetzt, deren Flächen 110 und 112 beispielsweise auf die Platte 2 aufgeklebt sind. Auf den Flächen 111 und 121 dieser Plättchen 11 und 12 sind Gitter 41 bzw. 42 von zueinander parallelen Elektroden angeordnet, die über elektrische Verbindungen mit entsprechenden Abgriffen von Verzögerungsleitungen 61 bzw. 62 verbunden sind. Biese Verzögerungsleitungen besitzen beide das gleiche Phasengesetz,das durch die folgende Beziehung definiert ist:
1Pn = ^%f na
Barin sind η die Nummer der Elektrode, a die Gitterteilung, u> die Kreisftfequenz des Eingangssignals E, G2 die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen SH in der Platte 2 und m eine Zahl, die grosser als 1 ist· Bas an die Verzögerungsleitung 61 angelegte Eingangssignal E wird zu den Elektroden des Gitters 41 gemäss dem zuvor angegebenen Phaeengesetz tibertragen, wodurch in dem piezoelektrischen Keramikplättchen eim horizontal polarisierte Transversalwelle parallel zu diesen Elektroden erregt wird, was der Bildung einer Reihenanordnung von strahlenden Quellen entspricht, welche SQhwingungsenergie in die Platte 2 abstrahlen· Es lässt sich zeigen, dass diese Energie in Form einer horizontal polarisierten Transversalwelle unter einem Winkel oe2 abgestrahlt wird, der durch folgende Beziehung definiert ist:
°2
sinoc2= m - ρ -
Bie Wirkungsweise dieser Anordnung ist also mit derjenigen der akustischen Verzögerungsleitung von Fig.4 identisch.
Eine besondere Ausführungsform dieser in Fig.11 gezeigten Anordnung besteht darin, dass eine dicke Platte 2 aus einem piezoelektrischen Kesaoikmaterial verwendet wird,
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wobei die Elektrodengitter 41 und 42 direkt adf den Flächen bzw. 32 dieser Platte 2 angeordnet sind, was den wichtigen Vorteil ergibt, dass die Notwendigkeit der Verwendung von zwei verschiedenen Materialien 1 und 2 und die Erzielung einer guten Haftung zwischen diesen Materialen entfällt.
Patentansprüche
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Claims (12)

  1. Patentansprüche
    M/ Verzögerungsanoränung mit frequenzabhängiger Laufzeit, mit einem Sendegitter, das über ein Ausbreitungsmedium mit einem Empfangsgitter verbunden ist, wobei das Sendegitter durch eine Anzahl von geradlinigen Erregerelementen gebildet ist, die in einer Ebene parallel zueinander im gleichen Abstand a angeordnet sind, und das Empfangsgitter aus Elementen gebildet ist, die in gleicher Weise wie beim Sendegitter so angeordnet sind, dass sie schräg unter einem Einfallswinkelot eine Welle empfangen, die unter dem gleichen Austrittswinkel cc vom Sendegitter ausgesendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine Transversalwelle ist, deren Schwingungsrichtung parallel zu den Elementen liegt, und dass der Winkeioc durch die Beziehung sinoC = m - p^ definiert ist, worin m eine Zahl ist, die grosser als 1 ist, ρ die BeugungsOrdnung der vom Sendegitter ausgestrahlte Energie ist, und Λ die Wellenlänge der sich im Medium ausbreitenden Wellenstrahlung ist.
  2. 2. Verzögerungsanoränung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium so beschaffen ist, dass es eine akustische Scherungswelle übertragen kann, und dass die Schwingungsrichtung diejenige der Scherungswelle ist, die vom Sendegitter in dem Medium erzeugt wird.
  3. 3. Verzögerungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gitter mit einem äusseren elektromechanischen Wandler über ein Kopplungsprisma verbunden ist, das eine in Berührung mit dem Medium stehende Fläche und eine in Berührung mit dem Wandler stehende andere Fläche hat, dass der WinkelOi1 zwischen den beiden Flächen durch die Beziehung
    C1
    1 C2
    definiert ist, worin O1 die Phasengeschwindigkeit der Welle in
    109823/ 1256-
    dem Prisma und C2 die Phasengeschwindigkeit der Welle in dem Medium sind, und dass der Wandler so polarisiert ist, dass er eine Schwingung erregt, die parallel zu den Elementen der Gitter gerichtet ist.
  4. 4. Verzögerungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitter an einer ersten Fläche dee Mediums angeordnet sind, und dass das Medium wenigstens eine zweite, reflektierende Fläche hat.
  5. 5. Verzögerungsanordnung nach Aispruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fläche parallel zu der zweiten Fläche liegt.
  6. 6. Verzögerungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitter an den beiden parallelen Flächen des Mediums angeordnet sind.
  7. 7. Verzögerungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitter in die in Berührung mit dem Medium stehende Flächen der Prismen eingeschnitten sind.
  8. 8. Verzögerungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen aus einem gemeinsamen prismatischen Block dadurch gebildet sind, dass zunächst auf seiner einen Fläche parallele Linien in gleichen Abständen graviert werden und dann der prismatische Block durch einen im wesentlichen senkrecht zu den Linien verlaufenden Schnitt in zwei Stücke unterteilt wird.
  9. 9. Verzögerungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendegitter und das Empfangsgitter mit einem ersten Kopplungsprisma bzw. einem zweiten Kopplungsprisma bedeckt sind, dass das erste Prisma wenigstens einen elektromechanischen Wandler enthält, der auf einer Fläche befestigt ist,
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    die schräg zu der in Berührung mit dem Sendegitter stehenden Fläche ist, und dass das zweite Prisma eine reflektierende Fläche hat, die schräg zu der in Berührung mit dem Empfangsgitter stehenden Fläche ist.
  10. 10· Verzögerungsanordnung nach Aaspruch 9, dadurch gekennmeicta.net, dass das erste Prisma mit elektromechanischen Sende- und Empfangswandlern versehen ist, die auf zwei schrägen Facetten des Prismas angeordnet sind, dass der Winkelt*.., den eine dieser Facetten mit der Auflagefläche des Prismas bildet, durch die Beziehung
    C1
    = m
    definiert ist, worin C. und C« die Phasengesdhwindigkeiten der Welle in dem ersten Prisma bzw. in dem Medium sind, und dass einer der Wandler so polarisiert ist, dass er eine parallel zu den Elementen des Gitters gerichtete Schwingung erregt.
  11. 11. Verzögerungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendegitter und das Empfangsgitter mit dem Medium über Sendeplättchen bzw. Empfangsplättchen verbunden sind, die aus einem piezoelektrischen Material geschnitten .sind und eine in Berührung mit dem Medium stehende leitende Fläche haben, dass die Gitter durch parallele geradlinige Elektroden gebildet sind, die in gleichen Abständen auf der ebenen Aussenflache der Plättchen angebracht sind, dass eine erste Verzögerungsanordnung zu den Elektroden des Sendeplättchens elektrische Spannungen liefert, die gegenseitig um eine Dauer verzögert sind, die dem Hang der Elektroden proportional ist, und dass eine zweite Verzögerungsanordnung mit den Elektroden des Empfangs-
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    plättchens verbunden ist ., um den an diesen Elektroden erscheinenden Spannungen eine ihrem Rang proportionale Verzögerung zu erteilen.
  12. 12. Yerzögerungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium eine für Lichtwellen durchlässige Platte ist, die eine erste ebene Fläche und eine zweite, parallel zur ersten Fläche liegende ebene Fläche hat, dass das Sendegitter und das Empfangsgitter auf der ersten bzw. der zweiten Fläche angeordnet und jeweils durch ein erstes bzw. ein zweites Kopplungsprisma bedeckt sind, dass das erste Prisma eine Eintrittsfläche hat, die so angeordnet ist, dass sie normalerweise eine Lichtstrahlung empfängt, deren Einfallswinkel in Bezug auf die erste Fläche grosser als der Totalreflexionswinkel iet, und dass das zweite Prisma eine Austrittsfläche hat, die parallel zu der Eintrittsfläche des ersten Prismas liegt.
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DE2057801A 1969-11-25 1970-11-24 Verzögerungsanordnung mit frequenzanhängiger Laufzeit und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired DE2057801C3 (de)

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