DE2142040A1

DE2142040A1 - Frequenzstreuende Verzogerungsschal tung

Info

Publication number: DE2142040A1
Application number: DE19712142040
Authority: DE
Inventors: William Stanley Richardson Hartmann Clinton Sylvester Dallas Tex Jones (V St A) H03h 9 30
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1970-08-26
Filing date: 1971-08-21
Publication date: 1972-03-02
Also published as: GB1353801A; US3675163A

Description

DR.-INQ. DIPL.-!NO. M.SC. DII'L.-PHVS. r>R. DIPL.-PHYS.

HÖGER - STELLRLXKT - GRIESSRACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

2U20AO

A 39 043 b

9. August 1971

Texas Instruments Inc. Dallas, Texas / U.S.A.

JTr equenzs treuende Verzögerungsschaltung

Die Erfindung betrifft eine frequensstrcuende Vorzögerungs-ßehaltung ηit einer Anordnung, mit der ein grosses Produkt von Zeit mal Bandbreite erzeußbar ist und die sich auf einem

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einzigen kristallinen Substrat befindet. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit Oberflächenwellen-Verzögerungsanordnungen, und zwar speziell mit Oberflächenwellen-frequenzstreuenden Abschnitten und mit Verfahren um dieselben in Kaskade zu schalten, um eine vorgegebene Verzögerungs-Erequenz-Charakteristik zu erzeugen.

Es gibt viele Anwendungszwecke, beispielsweise in Radarsystemen, bei denen es erforderlich ist, einen relativ langen Impuls oder einen Impulszug, die sich in vorgegebener Weise in der Frequenz ändern, beispielsweise linear, und zwar zwischen zwei Grenzwerten, in einen kürzeren Impuls umzuwandeln, der den grössten Teil der einfallenden Energie enthält. Es gibt verschiedene bekannte Wege, ein solches Bedürfnis zu befriedigen, beispielsweise durch Benutzung einer streuenden elektrischen Verzögerungsleitung, aus diskreten Bauelementen. Derartige elektrische Verzögerungsleitungen sind jedoch teuer und schwer zu berechnen und arbeiten infolge der unvermeidlichen Verluste in den Spulen der diskreten Bauelemente nicht befriedigend. Darüberhinaus ist es infolge der grossen Anzahl der Blindstromelemente die Γη.derartigen Leitungen verv/endet werden, schwierig, die Erzeugung falscher Impulse infolge periodischer Fehler auf der Leitung zu vermeiden. Des weiteren wurden umfangreiche, stark vernetzte zerstreuende Verzögerungsleitungen, Meander-Leitungen usw. benutzt, um die erforderliche Impulskompression zu erreichen. Diese Systeme weisen jedoch extrem hohe Einfügungsverluste auf, sind unzulässig gross und sehr teuer und sind gegenüber Temperaturveränderungen empfindlich.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Oberflächenwellen-

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Anordnungen zu benutzen, um frequenzstreuende Korrelatoren herzustellen. Bis heute ist es jedoch nicht möglich gewesen, mit Oberflächenwellen-Korrelatoren grosse Zeit-Bandbreiten-Produkte zu erhalten, da für derartige Einrichtungen üblicherweise ein Substrat aus einkristallinem, piezoelektrischem Material erforderlich war, welches über eine Länge durchging, die ausreichend war, das Signal um einen Betrag zu verzögern, der gleich der Dauer des Originalimpulses war, den man komprimieren wollte. Diese grosse Impulslänge machte für grosse Zeit-Bandbreiten-Produkte die Verwendung langer Abschnitte einkristallinen Materials erforderlich. Piezoelektrische kristalline Materialien, wie zum Beispiel Lithium-Mobat, sind jedoch sehr zerbrechlich und grössere Längen lassen sich extrem schwer handhaben, so daß es unpraktisch ist, mit Kristallängen zu arbeiten, die grosser als etwa 7,5 - 10 cm sind, was grob gerechnet ungefähr einer Verzögerungszeit von 20 - 30^/asec entsprechen würde. Es ist jedoch wünschenswert, frequenzstreuende Oberflächenwellen-Korrelatoren zu benutzen, weil bei diesen Vorteile hinsichtlich der Grosse, der Kosten, der Einfügungsverluste usw. erreichbar sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung somit, die Aufgabe zugrunde, einen frequenzstreuenden Oberflächenwellen-Korrelator vorzuschlagen, bei dem sich ein grosses Zeit-Bandbreiten-Produkt ergibt und der insbesondere für die Kompression langer Impulse geeignet ist. Diese Aufgabe wird bei einer frequenzstreuenden Verzögerungsschaltung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass eine Anzahl von frequenzstreuenden Oberflächenwellen-Abschnitten in Kaskade geschaltet ist, dass jeder Abschnitt in einem getrennten akustischen Kanal auf einem piezoelektrischen Substrat definiert ist und dass jeder Abschnitt aus mehreren

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Interdigital-Oberflachenwellenwandlern besteht.

Erfindungsgemäss wird also ein frequenzstreuender Oberflächenwellen-Korrelator für lange Impulse geschaffen, indem eine Reihe relativ kurzer Verzögerungsabschnitte in Kaskade geschaltet wird.

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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung v/erden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer frequenzstreuenden Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung mit mehreren in Kaskade geschalteten Abschnitten;

Pig. 2 einen typischen Impuls, wie er nach dem erfindungsgemässen Verfahren und mit' Hilfe der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung komprimiert werden soll;

Pig. 3 den Impuls gemäss Pig. 2 nach der Komprimierung gemäss vorliegender Erfindung;

Pig. 4· eine graphische Darstellung der Verzögerung über der Frequenz für eine Schaltungsanordnung gemäss Pig. 1;

Pig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung;

Pig. 6 eine graphische Darstellung der Verzögerung über der Preq.uenz für die Schaltungsanordnung gemäss Pig. 5;

Pig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform'der Schaltungsanordnung gemäss Fig.5>

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Pig. 8 eine .graphische Darstellung der Amplitude über der Frequenz, und zwar insbesondere die Fresnel¹sehe Welligkeit, die von einem Abschmißt und die von mehreren identischen, in Kaskade geschalteten Abschnitten erzeugt wird und

Pig. 9 . eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, bei der einer der Wandler jeder der in Kaskade geschalteten Abschnitte in der Amplitude bewichtet ist.

Wie die Zeichnung zeigt, sind bei jeder erfindungsgemässen Schaltungsanordnung eine Reihe von frequenzstreuenden Abschnitten in Kaskade geschaltet, von denen jeder eine relativ -kurze ..frequenzstreuende Verzögerung bewirkt, um eine Verzögerungsschaltung zu schaffen, bei der sich ein grosses Produkt aus Zeit und Bandbreite ergibt. In diesem Zusammenhang soll nunmehr zunächst die Pig. 1 der Zeichnung betrachtet werden, in der ein typisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung dargestellt ist.

Wie man der Pig. 1 entnimmt, weist die dort dargestellte Schaltungsanordnung ein einziges kristallines piezoelektrisches Substrat 14 auf. Das Substrat 14 kann beispielsweise aus Lithium-Niobat, Quarz, Zinkoxyd, Kadmium-Sulfid oder anderen geeigneten piezoelektrischen Materialien, die dem Fachmann bekannt sind und geeignete Abmessungen haben, bestehen. Auf der Oberfläche des Substrats 14 sind mehrere frequenzstreuende Abschnitte 10, 11 und 12 vorgesehen, die getrennte, im wesentlichen parallele akustische Kanäle oder Abschnitte bilden. Jeder der Abschnitte 10, 11 und 12 weist

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einen Eingangswandler 15, 19 beziehungsweise 23, ein frequenzstreuendes Feld 16, 20 beziehungsweise 24 und einen Ausgangswandler 17, 21 beziehungsweise 25 auf. Die Eingangswandler 15, 19 und 23 und die Ausgangswandler 17, 21 und 25 sind vorzugsweise identische Breitband-Oberflächenwellen-Interdigital-Wandler, von denen jeder ein Interdigital-Peld von Elektroden aufweist, die auf der Oberfläche des Substrats 14 abgeschieden sind. Die Bandbreite dieser Wandler wird so gewählt, dass sie die gesamte Bandbreite des Eingangsimpulses ohne wesentliche Verzerrung übertragen. Eine erste Gruppe von Elektroden 26 ist gemeinsam mit einer Leiterschiene 27 verbunden. Benachbarte Elektroden 26 sind im Abstand von einer V/ellenlänge der Mittenfrequenz des Eingangsimpulses voneinander angeordnet. Eine zweite Gruppe von Elektroden 28 ist gemeinsam mit einer zweiten Leiterschiene 29 verbunden. Die zweite Gruppe von Elektroden 28 greift mit der ersten Gruppe von Elektroden 26 so ineinander, daß ein Interdigital-Muster entsteht. Benachbarte Elektroden 26 und 28 sind dabei im Abstand von einer halben Wellenlänge der Mittenfrequenz des Eingangsimpulses voneinander angeordnet. Die Elektroden 26 und 28 können aus Aluminium, Gold oder anderen geeigneten Metallen bestehen und können auf dem Substrat 14 durch übliche Fotomaskierung und Ätzung in Verbindung mit üblichen Metallisierungsverfahren oder in anderer geeigneter Weise aufgebracht sein. Üblicherweise wird jedoch auf dem Substrat 14 eine Metallschicht ausgebildet. Auf der Metallschicht wird eine Schicht aus fotoempfindlichem Material abgeschieden und ausgewählte Bereiche dieser Schicht aus fotoempfindlichem Material werden über eine Maske belichtet. Diese Maske kann

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nach einem üblichen Verfahren hergestellt sein. Wie dies nachstehend noch näher beschrieben werden soll, kann die Maske unter Anwendung einer Fourier-Transformation entworfen werden, um das gewünschte Elektrodenmuster zu erhalten. Das Metall unterhalb der belichteten Bereiche wird selektiv geätzt, wobei die dem Fachmann bekannten Ätzmittel verwendet werden, um auf diese Weise das gewünschte Elektrodenmuster auszubilden.

Als Beispiel für eine Signalfolge, die als Eingangsimpuls dienen kann, wird auf Figur 2 verwiesen, wo ein typischer Impuls dargestellt ist, der mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ist. Der Impuls 30, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Länge von 50 u see aufweist, kann beispielsweise in einem Radarsystem verwendet werden, in welchem es erwünscht ist, dass der Impuls eine möglichst grosse Länge aufweist. ' . Die Länge typischer Impulse für Radarsysteme liegt zwischen 30 und 100 Msec. Wie dem Fachmann bekannt ist, ist eine grosse Impulslänge erforderlich, um die Reichweite eines Radarsystems zu erhöhen. Andererseits werden aber auch wieder Einrichtungen benötigt, um den Impuls zu komprimieren, beispielsweise auf eine Länge von 0,2 usec, um auf diese Weise die erforderliche Auflösung zu erhalten. Ein derartiger komprimierter Impuls ist in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet. Um eine Impulskompression zu erreichen, ist es erforderlich, den Eingangsimpuls 30 in geeigneter Weise zu kodieren. Ein Verfahren zur Kodierung des Eingangsimpulses besteht darin, dass man diesen sehr genau einen Frequenzbereich zwischen einer unteren Frequenz und einer oberen Frequenz durchlaufen lässt. In dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel eines Eingangsimpulses beträgt die

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untere Frequenz beispielsweise 8997>5 MHz und die obere Frequenz 9002,5 MHz, so dass sich insgesamt eine Bandbreite von 5 MHz ergibt. Es versteht sich natürlich, dass die Bandbreite, die Mittenfrequenz, die Impulsdauer usw. von System zu System wechseln, und zwar in Abhängigkeit vom Entwurf und von den speziellen Erfordernissen.

Wie bereits vorstehend erwähnt, ist der Eingangsimpuls in dem hier betrachteten Beispiel ein kodierter Impuls, der bei einer bestimmten unteren Frequenz beginnt und bei einer bestimmten oberen Frequenz endet. Im allgemeinen lässt man den Impuls den Frequenzbereich von der unteren zu der oberen Frequenz während der Impulsdauer linear durchlaufen, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Es ist auch möglich, eine^-ineare Frequenzmodulationskodierung anzuwenden. Zu Beginn des Eingangsimpulses gemäss Fig. 2 werden nur niedrige Frequenzkomponenten übertragen. Anschliessend steigt dann die FLYi.

Frequenz· bis am Ende des Impulses nur hohe Freque:.zkomponenten übertragen werden. Dieser Impuls kann durch einen Korrelator empfangen und komprimiert werden, der auf die Phasen- und Amplitudencharakteristik des Impulses genau abgestimmt ist. Beispielsweise sind die streuenden Bereiche 16, 20 und 24 in Fig. 1 so ausgelegt, dass sie einen Impuls empfangen, der eine vorgegebene Phase und Amplitude aufweist. Wie dies nachstehend noch näher erläutert werden soll, wird ein kurzer Impuls relativ hoher Amplitude über den Ausgangsklemmen des !Correlators erzeugt, wenn ein Signal, welches die genauen Frequenzvariationen des Eingangsimpulses aufweist, an den Korrelator genau angepasst wird.

Betrachtet man erneut Fig. 1 so erkannt man, dass der streuende Bereich 16 eine erste Gruppe von Elektroden 18 aufweist,

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die gemeinsam mit einer ersten Leiterschiene 31 verbunden sind,und dass er eine zweite Gruppe von Elektroden 22 aufweist, die gemeinsam mit einer Leiterschiene 33 verbunden sind. Die Elektroden 18 und 22 sind auf der Oberfläche des Substrats als Interdigital-Bereich ausgebildet und werden unter Anwendung der üblichen Maskierungs-, Ätz- und Metallisierungsverfahren hergestellt. Der Abstand zwischen benachbarten Elektroden der streuenden Bereiche, d.h. die Periodizität der Elektroden verändert sich in vorgegebener V/eise von einem Ende des Bereichs zum anderen. In dem Bereich 16 sind die Elektroden an dem dem Eingangswandler 15 zugewandten Ende so ausgebildet, dass der Abstand zwischen den Elektroden einer halben Wellenlänge der oberen Frequenzkomponente des Eingangsimpulses entspricht. Dies bedeutet, dass bei einem Eingangsimpuls 30 mit einer oberen Frequenz von 9002,5 MHz {vergleiche Fig. 2) der Abstand zwischen benachbarten Elektroden 36 und 37 einer halben Wellenlänge dieser Frequenz entspricht. Längs des streuenden Bereiches 16 ändert sich der Abstand der Elektroden mit zunehmendem Abstand vom Eingangswandler 15 zur Anpassung an die Frequenzänderungen des Eingangsimpulses, d.h. dass man bei der oberen Frequenz des Eingangsimpulses beginnt und dann zu der unteren Frequenz desselben fortschreitet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist der Korrelator in drei getrennte Abschnitte geteilt, welche streuende Bereiche 16, 20 und 24 umfassen. Jeder streuende Bereich reagiert auf eine unterschiedliche Spanne von Frequenzvariationen des Eingangsimpulses. Mit anderen Worten wird die Frequenzspanne des Eingangsimpulses 30 in drei Teile geteilt, von denen jeder eine Frequenzspanne L F aufweist. Der streuende Bereich 16 ist so ausgelegt, dass der Abstand zwischen den Elektroden

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sich in vorgegebener Weise derart ändert, dass dieser Bereich dem oberen Drittel der Frequenzbreite des Eingangsimpulses angepasst ist. Das Ende des streuenden Bereiches 16, welches dem Eingangswandler 15 zugekehrt ist, weist Elektroden auf, deren Aufeinanderfolge auf die Höchstfrequenz des Eingangsimpulses abgestimmt ist, wobei sich das Aufeinanderfolgen der Elektroden derart ändert, dass eine Anpassung an die Wellenlänge des Eingangsimpulses erfolgt, und zwar derart, dass die Elektroden an dem Ende des streuenden Bereiches, welches dem Ausgangswandler 17 zugekehrt ist, so aufeinanderfolgen, dass sie auf die Höchstfrequenz F des Eingangsimpulses abzüglich

ni 3. λ.

der Bandbreite ZF abgestimmt sind. In gleicher Weise weist der streuende Bereich 20 Elektroden auf, deren Aufeinanderfolgen an dem dem Eingangswandler 19 zugewandten Ende der Frequenz F - ΔΈ entspricht, während die Elektroden an dem Ende des streuenden Bereiches 20, welches dem Ausgangswandler 21 zugewandt ist, entsprechend der Frequenz F _ - 2 .4 F aufeinanderfolgen. Was den streuenden Bereich 24 anbelangt, so sind die Elektroden an seinem dem Eingangswandler 23 zugewandten Ende derart angeordnet, wie dies einer Frequenz F

^- max

2/\ F entspricht, während sie am gegenüberliegenden Ende so angeordnet sind, wie dies der Minimalfrequenz des Eingangsimpulses entspricht. Die Frequenzänderungen längs dieses streuenden Bereiches entsprechen exakt den Frequenzänderungen des entsprechenden Teils des Eingangsimpulses.

Während Fig. 1 ein Beispiel einer Anordnung zeigt, bei der die FrequenzbEßite des Eingangsimpulses in drei Teile aufgespalten wird, wobei auf jeden Teil ein frequenzstreuender Bereich abgestimmt ist, versteht es sich, dass gemäss vorliegender Erfindung eine beliebige Anzahl derartiger Bereiche vorgesehen werden kann.

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Im Betrieb ist der in Pig. 1 dargestellte Korrelator elektrisch so geschaltet, dass die einzelnen akustischen Abschnitte in Kaskade beziehungsweise in Serie geschaltet sind und dass die streuenden Bereiche elektrisch parallelgeschaltet sind. Das Ausgangssignal des ersten akustischen Abschnitts wird an dem Ausgangswandler 17 erzeugt. Da sowohl der Eingangswandler 15 als auch der Ausgangswandler 17 Breitbandverstärker sind, bleiben sämtliche Frequenzkomponenten des Eingangssignals erhalten. Lediglich ein kleiner Teil der Energie der Oberflächenwelle wird zwischen den Frequenzen P___v und F__„ von dem streuenden Bereich 16 herausgezogen, de das Aufeinanderfolgender Elektroden des streuenden Bereiches 16 diesen Frequenzen nicht entspricht. Das Signal des Ausgangswandlers 17 wird dem Eingangswandler des zweiten akustischen Abschnitts

19 elektrisch über Leitungen 40 und 41 zugeführt. In ähnlicher Weise wird das von dem zweiten elektrischen Abschnitt über dem Ausgangswandler 21 erzeugte Signal dem Eingangswandler 27 des dritten akustischen Abschnitts durch Leitungen 42 und 43 zugeführt. Die streuenden Bereiche 16, 20 und 24 sind durch Leitungen 44, 44¹, .44" und 45, 45', 45" elektrisch parallelgeschaltet. Die elektrischen Ausgangsklemmen A-A¹ des Korrelators liegen über der Parallelschaltung der streuenden Bereiche 16,

20 und 24.

Eine Eingangsquelle 46 erzeugt einen Eingangsimpuls 30, der dem Eingangswandler 15 über Leitungen 47 und 48 zugeführt wird. Der Eingangswandler 15 erzeugt in an sich bekannter Weise an der Oberfläche des Substrats 14 eine akustische Oberflächenwelle. Die Frequenz der so erzeugten akustischen Welle entspricht dem Eingangssignal 30. Die niedrigen Frequenzkomponenten des Eingangssignals 30 sind die Frequenzkomponenten, die von dem Eingangswandler 15 zuerst erzeugt

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werden, da sie die zuerst empfangenen Komponenten sind, wenn man annimmt, dass der Eingangsimpuls die Frequenzen von der unteren Frequenz zu der oberen Frequenz durchläuft. Wenn der Eingangsimpuls dagegen ausgehend von den.hohen Frequenzen zu den niedrigen Frequenzen läuft, würde man das Signal statt an den Eingangswandler 15 an den Eingangswandler 25 anlegen. Es versteht sich, dass entweder i»wel-^Richtungs- oder Ein-Jiichtungswandler als Eingangs- und Ausgangswandler benutzt werden können.

Die niedrigen Frequenzkomponenten des Signals breiten sich längs der Oberfläche des Substrats 14 aus und passieren die streuende Anordnung 16. Wenn die niedrigen Frequenzkomponenten des Eingangssignals das Ende des streuenden Bereichs 16 erreicht haben, wird das untere Drittel des Frequenzbandes des Eingangssignals 30 von dem streuenden Bereich 16 beeinflusst. Das Aufeinanderfolgen der Elektroden des streuenden Bereiches

16 entspricht jedoch nicht der Wellenlänge einer der Frequenzen des unteren Drittels des Frequenzbandes des Eingangssignals, und das. Signal ist daher in seiner Amplitude sehr niedrig und bildet /""an der Vorderflanke., des komprimierten Impulses,der über dem Ausgang A-A¹ erzeugt wird und den Korrelatorparametern sowie der verwendeten Bewichtung entspricht. Dieser Teil des Ausgangssignals über dem Ausgang A-A¹ ist in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet.

Während sich das Eingangssignal weiter längs der Oberfläche des Substrats 14 ausbreitet, wird es von dem Ausgangswandler

17 empfangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses elektrische Signal wird dem Eingangswandler 19 über leitungen 40 und 41 zugeführt. Der Eingangswandler 19 erzeugt eine akustische Oberflächenwelle in dem zweiten akustischen

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Abschnitt des Substrats 14« Was die niederen Frequenzkompo- j nenten des Eingangssignals 30 anbelangt, so wandern diese = wieder längs des streuenden Bereichs 20. Da das Aufeinander- j folgenvdsr Elektroden in dem Bereich 20 nicht genau den Wellenlängen einer der niedrigen Frequenzkomponenten des Eingangs- J signals 30 entspricht, besteht das Ausgangssignal über dem . Ausgang A-A¹ lediglich aus Störungen - kleiner Amplitude. ; In ähnlicher Weise empfängt der Ausgangswandler 21 die akus- j tische Welle und erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal, j welches über Leitungen 42 und 43 elektrisch an den Eingangs- ^; wandler 23 des dritten akustischen Abschnitts angelegt wird. Der EingangBwandler 23 erzeugt eine akustische Oberflächenwelle in dem piezoelektrischen Substrat, welche sich längs des streuenden Bereichs 24 ausbreitet. In dem Augenblick, in dem sich die niedrigen Frequenzanteile des Eingangsimpulses 30 genau im Bereich der Elektroden 49» 51 befinden, wird über dem Ausgang A-A¹ ein Ausgangssignal erzeugt, da die Elektroden i .49· 51 so angeordnet sind, dass ihr Abstand genau der Wellen- ; länge der niedrigen Frequenzkomponenten des Eingangsimpulses entspricht. In dem Augenblick, in dem die niedrigen Frequenzkomponenten des Eingangsimpulses genau im Bereich der Elektroden 49> 51 laufen, befinden sich die hohen Frequenzkomponenten des Eingangsimpulses genau im Bereich der Elektroden 36, 37 des streuenden Bereichs 16. Diese Elektroden folgen genau mit Abständen aufeinander, die aen hohen Frequenzkomponenten des Eingangssignals entsprechen, so dass über dem Ausgang A-A¹ ein Ausgangssignal erzeugt wird. Zum gleichen Zeitpunkt liegen ferner die Frequenzkomponenten des Eingangsimpulses, die zwischen den hohen Frequenzkomponenten, die sich im Bereich der Elektroden 36, 37, und den niederen Frequenzkomponenten, die sich im Bereich der Elektroden 49 _t 51 befinden, im Bereich der Elektroden der streuenden Bereiche 16, 20 und 24, die

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m ihren gegenseitigen Abständen genau der Wellenlänge dieser mittleren Frequenzen entsprechen* Auf diese Weise wird der in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnete grosse Impuls am Ausgang A-A¹ erzeugt. Dieser Impuls ist von dem kurzer Dauer, da die akustischen Wellen kontinuierlich längs der Oberfläche des Substrats 14 wandern und nur zu einem bestimmten Augenblick genau im Bereich der Elektroden laufen, die in einem entsprechenden Abstand voneinander angeordnet sind.

Eine graphische Darstellung der Verzögerung über der Frequenz am Ausgang A-A' ist in Fig.4 gezeigt. Wie man dieser Figur der Zeichnung entnimmt, werden die niedrigeren Frequenzkomponenten des Ausgangssignals stärker verzögert als die höheren Frequenzkomponenten, da sie längs der Oberfläche des Substrats eine wesentlich grössere Entfernung zurücklegen müssen als die höheren Frequenzkomponenten. Der Beitrag, den der streuende Bereich 24 zu dem Ausgangssignal liefert, ist in der Kurve in Fig.4 mit dem Bezugszeichen 53 bezeichnet, während die Beiträge der streuenden Bereiche 20 und 16 in der in Fig. 4 gezeichneten Kurve mit den Bezugszeichen 55 und 57 bezeichnet sind. Man erkennt, dass die frequenzstreuende Verzögerungscharakteristik der Kurve gemäss Fig.4 einer Schrittfunktion gleicht, in der gewisse Bereiche existieren, in denen die Verzögerung nicht frequenzabhängig ist. Diese Bereiche sind mit dem Bezugszeichen 59 bezeichnet. Diese unerwünschten, nicht frequenzstreuenden Verzögerungen werden durch das Fehlen einer gegenseitigen akustischen Beeinflussung in den Bereichen B in Fig. 1 hervorgerufen, in denen die akustische Welle längs des Substrates 14 wandert, ohne dass eine Wechselwirkung mit einem streuenden Bereich stattfände, so dass alle Frequenzkomponenten des Eingangsimpulses 30 in gleicher Weise verzögert werden. Diese Bereiche des Korrelators haben zur

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Folge, dass gewisse Teile des 'Eingangssignals verlorengehen, wenn nicht der Eingangsimpuls in drei Teilen erzeugt, wird, (und zwar für den Fall, dass die drei Abschnitte in Kaskade geschaltet sind) um die drei streuenden Bereiche einschliesslich der nicht streuenden Verzögerung, d.h. die Verzögerungszeit bezüglich der Frequenz genau abzustimmen.

In Fig. 5 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Schaltungsanordnung gemäss Fig. 1 dargestellt, in welcher keine Bereiche mehr existieren, in denen keine gegenseitige Beeinflussung erfolgt. Wie bei der Schaltungsanordnung gemäss Fig. 1 sind für die Vereinfachung der Beschreibung , . ebenfalls nur drei akustische Abschnitte dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass die Zahl der akustischen Abschnitte durch die Planung der Schaltungsanordnungp durch die Verwendung des Substratmaterials, durch die insgesamt erforderliche Verzögerung usw. bestimmt wird. .

In Fig. 5 sind die Eingangswandler mit 60, 62 und 64 bezeichnet. Diese Eingangswandler können identische Breitband-Interdigital-Wandler sein, deren Elektroden in einheitlichen Abständen voneinander und so angeordnet sind, dass ihr Abstand voneinander der Mittenfrequenz des Eingangssignals entspricht, für dessen Kompression der Korrelator entworfen ist. Der Eingangswandler muss wieder eine ausreichende Bandbreite besitzen, um die Bandbreite des Eingangsimpulses zu erfassen. Die' frequenzstreuenden Bereiche sind mit den Bezugszeichen 66, 68 und 70 bezeichnet. Diese streuenden Bereiche können identische Interdigital-Bereiche von Elektroden sein, die auf der Oberfläche des Substrats 14 in der Weise ausgebildet sind, dass die gesamte Verzögerungszeit-Frequenz-Charakterißtik des

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Korrelators der Kompression des Eingangssignals in der gewünschten Weise dient. Beispielsweise können die Elektroden auf dem Substrat so angeordnet sein, dass sich eine abgestufte Periodizität beziehungsweise Aufeinanderfolge ergibt, die genau einem Spiegelbild des Eingangssignals entspricht. Es versteht sich, dass erfindungsgemäss natürlich auch andere Elektrodenmuster verwendet werden können.

Die streuenden Bereiche 66, 68 und 70 und die Eingangswandler 60, 62 und 64 können Elektroden aus Aluminium, Gold oder anderen brauchbaren Metallen besitzen und können auf der Oberfläche des Substrates 14 unter Anwendung üblicher Metallisierungsverfahren erzeugt werden.

Im Betrieb ist der Ausgang des streuenden Bereichs 66 über Leitungen 65, 67 mit dem Eingangswandler 62 verbunden. Der streuende Bereich 68 ist über Leitungen 69» 71 mit dem Eingangswandler 64 verbunden und das Ausgangssignal wird zwischen den Leitungen 72, 73 des streuenden Bereichs 70 erzeugt. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass jeder der streuenden Bereiche 66, 68 und 70 Elektroden aufweist, deren Aufeinanderfolgen an die gesamte Frequenzbreite des Eingangssignals angepasst ist.

Eine Signalquelle 46 erzeugt ein linear durch Frequenzmodulation kodiertes Eingangssignal, welches an den Eingangswandler 60 über Leitungen 75, 76 angelegt wird. Der Eingangswandler 60 erzeugt eine akustische Oberflächenwelle, die sich längs der Oberfläche des Substrats 14 ausbreitet. Während die Frequenzkomponenten des EingangsSignaIs zu Punkten wandern, die unterhalb von Elektroden liegen, die so aufeinanderfolgen, wie dies dieser Frequenz entspricht, wird ein Signal über dem

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streuenden Bereich 66 erzeugt. Dieses Signal wird über Leitungen 65 und 67 elektrisch dem Eingangswandler 62 zugeführt. Der Eingangswandler 62 erzeugt seinerseits eine akustische Oberflächenwelle an der Oberfläche des Substrats 14, welche sich längs des Teils der Oberfläche des Substrats 14 ausbreitet, der unter dem streuenden Bereich 68 liegt. Über dem streuenden Bereich 68 wird wiederum ein elektrisches Signal erzeugt, und dieses Signal wird über Leitungen 69, 71 dem Eingangswandler 64 zugeführt. Der Eingangswandler 64 erzeugt eine akustische Oberflächenwelle, die sich längs des Teils der Oberfläche des Substrats 14 ausbreitet, der unter dem streuenden Bereich 70 liegt. Jeder der streuenden Bereiche 66, 68 und 70 trägt zu einer frequenzstreuenden Verzögerung des Eingangssignals bei, wobei die gesamte Verzögerung der Summe der einzelnen Verzögerungen der einzelnen Abschnitte entspricht.

Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung der Verzögerung über der Frequenz für die Schaltungsanordnung gemäss Fig. 5. Die schraffierten Gebiete 80, 82 und 84 zeigen bildlich den Beitrag der streuenden Bereiche 66, 68 und 70 zu der Verzögerung. Die Gesamtverzögerung wird erhalten, in dem man die Einzel Verzögerungen der einzelnen Abschnitte addiert. Die Gesamtverzögerung ist durch die punktierte Linie 86 angedeutet. Man erkennt, dass die Gesamtverzögerung extrem linear ist und dass die Kurve keine Absätze aufweist, wie dies bei der Kurve gemäss Fig. 4 infolge der fehlenden Wechselwirkung der Fall ist.

Während bei den vorstehend betrachteten Ausführungsbeispielen einzelne streuende Bereiche vorgesehen sind, die in getrennten akustischen Kanälen auf dem gleichen Substrat ausgebildet sind, versteht es sich, dass derartige Bereiche auch auf getrennten Substraten vorgesehen sein könnten oder auch auf einander

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gegenüberliegenden Seiten des gleichen Substrats»

Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer Schaltungsanordnung gemäss Fig. 5. In Pig. 7 sind die Eingangswandler mit den Bezugsseichen 87, 88 und 89 bezeichnet und getrennten akustischen Kanälen zugeordnet. Diese Eingangswandler können aus identischen interdigitalen Bereichen von Elektroden bestehen, die auf der Oberfläche des Substrats 14 ausgebildet sind und dazu dienen, ein Gesamt-Verzögerungs-Erequenz-Charakteristik öes Korrelators zu erzeugen₉ die zu der gewünschten Kompression des Eingangs signals führt«, Bei einem Ausführungsbeispiel können die Elektroden beispielsweise so angeordnet sein, dass ihr Aufeinanderfolgen gena.w der Erequenzbreite des Eingangsimpulses entspricht» Ausgangswandler 90, 91 und 92 können ebenfalls identisch ausgebildet sein und beispielsweise einem Spiegelbild der Eingangswandler 87, 88 und 89 entsprechen. Es kann jedoch erforderlich sein, die Ausgangswandler mit Elektroden auszubilden, deren Aufeinanderfolgen «on dem Aufeinanderfolgen der Elektroden des entsprechenden Eingangswand-' lers verschieden ist, um auf diese Weise die gewünschte Korrelatorcharakteristik zu erhalten. Jedes einen Eingangs- und einen Ausgangswandler, z,B„ 87,/umfassende Wandlerpaar, dient der Bildung eines frequenzstreuenden Abschnitts des Korrelators, wobei jeder Abschnitt Elektroden aufweist, die in solchen Abständen aufeinanderfolgen, wie dies der gesamten Bandbreite des EingangesignaIs entspricht.

Beim Betrieb der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung gemäss Fig. 7 wird ein linear durch Frequenzmodulation kodiertes Eingangssignal von einer Quelle 46 erzeugt und an den Eingangswandler 87 des ersten akustischen Kanals über Leitungen 99 und

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100 angelegt. Der Eingangswandler 87 erzeugt eine akustische Oberflächenwelle in dem Substrat 14, wobei die niedrigen Frequenzkomponenten an der in der Zeichnung linken Seite des Eingangswandlßrs 87 erzeugt werden, wo der Elektrodenabstand den niedrigen Frequenzkomponenten des Eingangssignals entspricht, und wobei die hohen Frequenzkomponenten auf der in der Zeichnung rechten Seite des Eingangswandlers 87 erzeugt werden* wo der Elektrodenabstand den hohen Frequenzkomponenten entspricht» Über dem Ausgangswandler 90 wird ein Signal erzeugt, wenn sich die Oberflächenwelle bis zu einem Punkt unter iJElektroden'des Wandlers 90 ausgebreitet hat, die den geeigneten Abstand voneinander haben. .Die hohen Frequenzkomponenten des Eingangssignale müssen also nur eine kurze Strecke längs der Oberfläche des Substrats wandern bis sie von Elektroden an der in der Zeichnung linken Seite des Ausgangswandlers 90 empfangen werden, deren Elektrodenabstand der hohen Frequenzkomponente des Eingangssignals entspricht, während die niedrigen Frequenzkomponenten der akustischen Welle längs der Oberfläche des Substrats sowohl über die Länge des Eingangs- · wandlers als auch über des Ausgangswandlers laufen müssen, ehe sie von Elektroden an der in der Zeichnung rechten Seite des Ausgangswandlers 90 empfangen werden. Auf diese Weise wird dem Eingangssignal eine frequenzstreuende Verzögerung erteilt. Das elektrische Ausgangssignal, welches über dem Ausgangswandler90 erzeugt wird, wird dem in Serie geschalteten Eingangswandler 88 über Leitungen 95 und 94 zugeführt. Durch den zweiten akustischen Kanal wird eine weitere Verzögerung erreicht,und der Ausgang des Ausgangswandlers 91 ist elektrisch mit dem Eingangswandler 98 eines dritten akustischen Kanals über Leitungen 95 und 96 verbunden. Das Ausgangssignal der Schaltungsanordnung gemäss Fig. 7 wird über dem

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letzten in Serie geschalteten Ausgangswandler 92 erhalten. Aus vorstehendem ergibt sich, dass jeder Abschnitt das Eingangssignal über die gesamte Bandbreite um eine bestimmte frequenz-streuende Verzögerungszeit verzögert, wobei sich eine Verzögerungs-Frequenz-Kurve ergibt, die der in Fig. 6 gezeigten ähnlich ist. Der Vorteil dieses Verfahrens beziehungsweise der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung besteht darin, dass eine grosse Bandbreite erhalten wird, indem man abgestufte Eingangs- und Ausgangswandler verwendet, ohne den Nachteil der Verwendung von Breitband-Eingangs- und-Ausgangs-Wandlern in Kauf zu nehmen, die normalerweise eine sehr hohe Eingangsimpedanz aufweisen.

In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, mehr als zwei oder drei frequenzstreuende Abschnitte in Kaskade zu schalten, um die Möglichkeit zu erhalten, extrem lange Impulse zu komprimieren. Diese Schwierigkeiten werden durch die Tatsache verursacht, dass die Frequenzcharakteristik, d.h. der Verlauf von Amplitude . und Phase,bezogen auf die Frequenz bei einem frequenzstreuenden Bereich zwangsläufig eine Fresnel'sehe Welligkeit aufweist, da jeder streuende Bereich eine begrenzte Zeitdauer besitzt. Die einzelnen Wellen des Ausgangssignals' 104, welches in Fig. 8 dargestellt ist, sind mit dem Bezugszeichen 102 bezeichnet. Theoretisch steigt für einen vollkommenen Korrelator die Anzahl der Fresnel'sehen Wellen um so stärker an, je grosser das Produkt aus Zeit und Bandbreite ist. Wenn jedoch identische Abschnitte in Kaskade geschaltet werden, steigt die Anzahl der Fresnel'sehen Wellen nicht an, sondern bleibt gleich,und die Fresnel'schen Wellen,.· die von jedem Abschnitt erzeugt werden, addieren sich in der Amplitude, wie dies in Fig. 8 durch die punktierte Kurve 105 angedeutet ißt. Selbst wenn nur ein frequenzstreuender Ab-

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schnitt verwendet wird, wie beispielsweise der Abschnitt der in Pig. 7 aus den Bereichen 87 und 90 besteht, ergibt sich eine ungenaue Korrelation, die es unmöglich macht, bei dem komprimierten Impuls exakte Flanken usw. zu erhalten.

Zur Überwindung dieser ungenauen Korrelation und der schädlichen Fresnel¹sehen Welligkeit, muss unter Anwendung ausgeklügelter Verfahren wie beispielsweise mittels der schnellen Fourier-Transformation (S¹PT) zur Umformung des Zeitbereichs - welcher der tatsächlichen Geometrie der Anordnung entspricht - in äen Frequenzbereich oder umgekehrt bei Anwendung einer inversen Transformation eine detaillierte Planung erfolgen. Dureh die schnelle Fourier-Transformation kann die Bewichtung der streuenden Bereiche bestimmt v/erden, die er-"forderlicli ist, um das gewünschte Frequenzverhalten zu erhalten.

Es gibt verseMe&ene Verfahren, eine Bewichtung der einzelnen j ^τ- axdigital-V/andler zu erreichen und zu dem gewünschten Am- ! plituden- und Phasenverhalten bezüglich der Frequenz zu gelangen. Insbesondere ist es wünschenswert, sehr niedrige Nebenzipfel-Pegel zu erhalten. Beispielsweise liegt der Nebenzipfel-Pegel eines unbewichteten Korrelators nur etwa bei 13 dB, während häufig 30 - 40 dB erforderlich sind. Derartige Nebenzipfel-Pegel können durch geeignetes Bewichten der Wandler erhalten werden.

Das Bewichten kann erreicht werden, indem man den Interdigital-Elektrodenabstand zur Erzielung eines Bewichtungsverhältnisses von etwa 2:1 verändert oder indem man ausgewählte Interdigital-Elektroden vollkommen entfernt oder indem man die Amplitude bewichtet. Unter Amplitudenbewichtung wird

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"dabei verstanden, dass man die Länge der Wechselwirkung "beziehungsweise das Ausmass des Überlappens zwischen benachbarten Elektroden des Interdigital-Wandlers variiert« Da das Signal, welches erzeugt wird,, wenn die Oberflächenwelle mit benachbarten Elektroden in Wechselwirkung tritt₉ proportional zum Betrag der Wechselwirkungslänge beziehungsweise der Überlappung der Elektroden ist, kann die Amplituden-Frequenz-Charakteristik des Ausgangssignals durch Amplitudenbewichtung der Elektroden variiert werden,,

Das Verfahren zur Bestimmung des Bewichtungsmusters ist für eine erfolgreiche Betriebsweise kritisch» Der erste Schritt besteht darin» dass man ermittelt, wie die Impulsantwort aussehen muss» die von den Faltungen der in Kaskade geschalteten Abschnitte erzeugt werden muss, damit man die gewünschte Prequens-Amplituden-Charakteristik erhält„ Diese Bestimmung erfolgt aufgrund der speziellen Anforderungen,, die bei einem speziellen Anwendungszweck vorliegen? beispielsweise ist bei bestimmten Anwendungen für Radargeräte ein bestimmter Pegel

(side lobes) ^{& & ö}

der Nebenzipf el/, eine bestimmte Impulsbreite, ein bestimmtes Kompressionsverhältnis usw. erforderlich. Wenn diese Erfordernisse bekannt sind, ist der Fachmann in der Lage, eine geeignete Impulsantwort festzulegen« Beschränkungen hinsichtlich des Substratmaterials und das erforderliche Produkt aus Zeit und Bandbreite bestimmen die Anzahl von Abschnitten, die in Kaskade geschaltet werden müssen«,

Es soll angenommen werden, dass beispielsweise N Abschnitte benötigt werden, um die erforderliche Gesamtverzögerung zu erhalten. Die gesamte Impulsantwort F(t) des gesamten Korrela-

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tors wird durch die Sumierung der Verzogerungseharakteristik der einzelnen Abschnitte erhalten. Im !Frequenzbereich wird das gesamte Frequenzverhalten G(o) des !Correlators aus der Punktion P(t) unter Anwendung der schnellen Fourier-Transformation (PPT) "bestimmt. Die gesamte Frequenzcharakteristik erhält man aus dem Produkt der Prequcmzcharakteristiken der einzelnen Abschnitte. Dies bedeutet, dass die gesamte Frequenzcharakteristik folgender Gleichung gehorcht Gm(ω) = G₁ (w) χ Gg(ω) x .... Gjj(u). Wenn es erwünscht ist, gleiche Abschnitte zu verwenden, so daß G₁(U)= G₂(ω) usw., dann ist die benötigte Frequenzcharakteristik für jeden Abschnitt als Nt© Wurzel aus Gm(cj) bestimmt. Hiermit erhält man die gesamte Frequenzcharakteristik für jeden Abschnitt, wobei jeder Abschnitt bei dem Ausführungsbeispiel geiaäss Fig. 7 zwei Elektrodenbereiche und bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 den Elektrodenbereich des Eingangswandlers und den streuenden Bereich umfasst. Die Frequenzcharakteristik für jeden Abschnitt gehorcht folgender Gleichung; G₀(ω) = G fo) χ 6_ω(ω), wobei G (ο) die Frequenzcharakteristik eines Elektrodenbereichs des frequenzstreuenden Abschnitts ist und wobei G,.(ω) die Frequenzcharakteristik des anderen Elektrodenbereichs ist. Wenn beispielsweise der Bereich,der die Frequenzcharakteristik G (o) aufweist, unbewichtet ist, kann die Frequenzcharakteristik des bewichteten Wandlers G (ω) bestimmt werden, indem man G^(¹O durch G„(u) teilt. Der mathematische Ausdruck für einen

fa O

unbewichteten Wandler ist dem Fachmann bekannt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Quadratwurzel von G (ω) zu nehmen, um zwei identische Felder für jeden Abschnitt zu erhalten. Es kann auch bequem sein, für das eine Feld eine beliebige Frequenzcharakteristik anzunehmen und für die Ermittlung der Frequenzcharakteristik des zweiten Bereichs

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dieses Abschnitts das Verfahren der FFT anzuwenden. Wenn die Frequenzcharakteristik eines gegebenen Bereichs bestimmt ist | (unter Anwendung der Pi¹T) wird die inverse Fourier-Trans- > formation durchgeführt,und zwar mit Hilfe eines Rechnerprogramms für diese Fourier-Transformation, um die Impulsantwort zu bestimmen, die für dieses PeId von Elektroden be- j nötigt wird. Wie der Pachmann weiss, legt die Impulsantwort | im Zeitbereich die physikalische Bewichtung des Musters des · Wandlers fest. Unter Verwendung des so erhaltenen Bewichtungs- | musters kann eine Maske ausgebildet werden und der bewichtete [ Wandler kann unter Anwendung üblicher Metallisierungsverfahren hergestellt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Pig. 1 ist es nicht erforderlich, das vorstehend beschriebene Verfahren für den Entwurf der Schaltungsanordnung anzuwenden, da die gesamte Geometrie des !Correlators einfach in IT Abschnitte, geteilt ist, wobei jeder Abschnitt aufeinanderfolgende Bereiche des

τ? τ?
Frequenzbandes ( max - min) erfasst.

Wie dem Pachmann geläufig ist, kann sich die erforderliche Bewichtung der frequenzstreuenden Abschnitte als nicht genau konform zu der üblichen durch die PPT vorhergesagte Faltung erweisen, d.h. es stellt sich heraus, dass bei einer Amplitudenbewichtung zwei kollineare Bereiche sich nicht in idealer Weise miteinander falten. Diese ungenaue Faltung kann vermieden werden, indem man^Sinen unbewichteten Bereich ein komplizierteres Modell der tatsächlichen Faltung oder eine Elektrodenabstand-Bewichtung anwendet, die zu der üblichen Faltung führt.

In Fig. 9 sind drei frequenzstreuende Abschnitte oder Kanäle

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dargestellt, die insgesamt mit den Bezugszeichen 106, 108 und 110 bezeichnet sind und die in Serie geschaltet sind, wobei die Wandler 112, 114 und 116 unbewichtet sind, während die entsprechenden Wandler 118, 120 und 122 entsprechend den Ergebnissen der gemäss obigem durchgeführten Fourier-Transformation bewichtet sind. Die Amplitudenbewichtung des £usgangswandlers ist schematisch durch gekrümmte Linien 119 und 121 angedeutet. Diese linien umfassen den Wechselwirkungsbereich der Elektroden, welche den Ausgangswandler bilden. Es versteht sich, dass die genaue Form der Kurven 119 und 121,wie vorstehend beschrieben, durch eine Fouriertransformation ermittelt wird und entsprechend den spezifischen Parametern beim Entwurf der Schaltungsanordnung wechseln wird. Die Eingangswandler für die entsprechenden Abschnitte sind schematisch als Blöcke 112, 114 und 116 dargestellt. Diese V/andler werden durch einen interdigitalen Bereich von Elektroden gebildet, die abgestufte Abstände auf v/eisen, welche Ä';n Frequenzänderungen des Eingangsimpulses,dessen Kompression gewünscht wird,entsprechen.

Die bewichteten Wandler 118, 120 und 122 sind ebenfalls identisch, wobei die Bewichtung der interdigitalen Elektroden durch die Fourier-Transformation bestimmt wird, um die gewünschte Gesamt-Phasen-Amplituden-Charakteristik zu erhalten.

Im Betrieb ist der V/andler 118 mit dem Wandler 140 durch Leitungen 107 und 109 elektrisch in Serie geschaltet und der Wandler 120 ist elektrisch mit dem Wandler 116 über Leitungen 111 und 113 verbunden. Der Ausgang A-A¹ liegt über dem Wandler 122. Jeder Kanal ist reziprok und der Eingang und Ausgang des Korrelators können vertauscht werden, ohne dass eine Änderung der Charakteristik eintritt.

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Eg versteht sich, dass vorstehend nur einige "bevorzugte "Ausführungsformen näher beschrieben wurden und dass es noch weitere im Rahmen der Erfindung liegende Möglichkeiten der Ausgestaltung erfindungsgemässer Schaltungsanordnungen gibt. Insbesondere soll an dieser Stelle aber auch noch darauf hingewiesen werden, dass es auch möglich ist, ein Eingangssignal, welches selbst äaiplitudenbewichtet ist, mit einer erfindungsgemäseen Schaltungsanordnung auszuwerten*

Zusammenfassend kann also festgestellt werden, dass sich die Erfindung mit einer frequenzstreuenden Schaltungsanordnung befasst, bei der ein grosses Produkt aus Zeit mal Bandbreite erzeugt wird₉ indem mehrere frequenzstreuende Abschnitte»von denen jeder mehrere Interdigital-Oberflächenwellenwandler-Anordnungen umfasst, von denen mindestens einer frequenzstreuend ist und die kollinear auf einem piezoelektrischen Substrat angeordnet sind₉ in Kaskade geschaltet werden. Jeder Abschnitt trägt einen Teil zu der gesamten gewünschten Verzögerung bei, ßo dass_? wenn alle Abschnitte in Kaskade geschaltet sind, eine Gesamtverzögerung erreicht: wird, die gleich der Impulsdauer des Eingangsimpulses ist. Ferner sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass das Frequenzband des Eingangsimpulses, welches von einer vorgegebenen unteren Frequenz bis zu einer vorgegebenen oberen Frequenz durchlaufen wird oder umgekehrt, bei einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung in mehrere Frequenzbereiche unterteilt wird, wobei jeder Bereich einen bestimmten Teil der Bandbreite zwischen der tiefsten Frequenz des Eingangeimpulses und der höchsten Frequenz des Eingangsimpulses umfasst. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jeder einzelne Abschnitt so ausgestaltet, dass

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er auf den entsprechenden Bereich des Frequenzbandes des Eingangsimpulses abgestimmt ist.

Bei einem anderen' Ausführungsbeispiel der Erfindung erfasst dagegen jeder der frequenzstreuenden Bereiche die ganze Bandbreite des Eingangsimpulses und liefert einen Anteil der Gesamtverzögerung.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemüssen Schaltungsanordnung wird eine Fourier-Transformation vorzugsweise auf einer Rechenmaschine ausgeführt, um das optimale Bewichtungsmuster für einen oder beide Wandler jedes Abschnitts zu bestimmen und damit die gesamte Ausgangscharakteristik des !Correlators zu optimieren.

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Claims

2U2Q40 Patentansprüche

1.) Prequenzstreuende Verzögerungsschaltung mit einer Anordnung, mit der ein grosses Produkt von Zeit mal Bandbreite erzeugbar ist und die sich auf einem einzigen kristallinen Substrat befindet, dadurch gekennzeichnet, .dass eine Anzahl von frequenzstreuenden Oberflächenwellenabschnitten in Kaskade geschaltet ist, dass jeder Abschnitt in einem getrennten akustischen Kanal auf einem piezoelektrischen Substrat definiert ist und dass jeder 'Abschnitt aus mehreren Interdigital-Oberflächenwellenwandlern besteht.

2. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche,des Substrats mehrere Paare von Breitband-Interdigital-Oberflächenwellenwandlern vorgesehen sind, von denen jeweils einer als Eingangswandler und der andere als Ausgangswa-ndler dient und dass jedes Wandlerpaar so ausgerichtet ist, dass es auf der Oberfläche des Substrats einen getrennten akustischen Kanal bildet, wobei mehrere akustische Kanäle im wesentlichen parallel angeordnet sind.

3. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne der frequenzstreuenden Abschnitte zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangswandler eines Wandlerpaars liegen, dass jeder der frequenzstreuenden Abschnitte durch einen Interdigital-Bereich

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von Elektroden gebildet wird, die auf der Oberfläche
des Substrats abgeschieden sind und die abgestufte
Abstände aufweisen, die den Wellenlängen der entsprechenden Teile des Frequenzbandes des Eingangsiinpulees entsprechen, wobei die Bandbreite der Eingangsimpulse in so viele aufeinanderfolgende Frequenzbereiche aufgeteilt wird wie Wandlerpaare vorhanden sind und wobei der erste der frequenastreuenden Abschnitte
Elektroden aufweist, die einen abgestuften Abstand
voneinander aufweisen, welcher den Wellenlängen des
ersten Frequenzbereichs entspricht,und zwar ausgehend
von der zweiten vorgegebenen Frequenz, und wobei aufeinanderfolgende frequenzstreuende Abschnitte Elektroden mit gestuften Abständen aufweisen, die aufeinanderfolgenden Frequenzbereichen des Frequenzbandes des Eingangsimpulses entsprechen.

4. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungsschaltungen vorgesehen sind, um die einzelnen akustischen Kanäle in Serie zu schalten und dass Einrichtungen vorgesehen sind, um die streuenden Abschnitte parallel zu schalten, wodurch ein Eingangsimpuls ,dessen Frequenz ein Frequenzband von einer vorgegebenen ersten Frequenz zu einer vorgegebenen zweiten
Frequenz durchläuft, über der frequenzstreuenden Schaltung ein elektrisches Signal erzeugt, welches bezüglich ,des Eingangsimpulses von relativ kurzer Dauer ist.

5. Verzögerung^schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangswandler von einem Interdigital-Bereich von Elektroden abgestufter Abstände gebildet wird,

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welche genau den Wellenlängen der Frequenzänderungen des Eingangssignals entsprechen, dass jeder der Ausgangswandler durch einen Interdigital-Bereich von Elektroden mit abgestuften Abständen gebildet wird, die den Wellenlängen des zeitlich umgekehrten Bildes des Eingangsimpulses entsprechen, und dass der Eingangs- und der Ausgangswandler auf dem Substrat so ausgebildet sind, dass die Elektroden derart aufeinanderfolgen, dass sie auf die Frequenzkomponenten der zweiten vorgegebenen Frequenz abgestimmt sind, und dass der Eingangs- und der Ausgangswandler entsprechend der Quadratwurzel der für jeden Abschnitt erforderlichen Frequenzcharakteristik bewichtet ' sind.

6. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die frequenzstreuenden Abschnitte längs getrennter, im wesentlichen paralleler akustischer Kanäle auf dem Substrat ausgebildet sind, dass jeder der frequensstreuenden Abschnitte einen Interdigital-Eingangs- und einen Interdigital-Ausgangs-Oberflächenwellenwandlcr umfasst, dass jeder der Wandler von einem interdigitalen Bereich von Elektroden gebildet wird, deren Abstand und Bewichtung durch eine inverse Fourier-Transformation der gewünschten Frequenzcharakteristik dieser Abschnitte bestimmt wird, so dass die Ausgangscharakteristik des Korrelators optimiert wird.

7. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der frequenzstreuenden Abschnitte auf einem einzelnen piefzoelektrisßhen einkristallinen Substrat ausgebildet ist.

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8. Schaltungsanordnung zur Erzeugung relativ kurzer Impulse aus verhältnismässig langen Hochfrequenzimpulsen, die während der Impulsdauer derart moduliert werden, dass sie beginnend bei einer ersten Frequenz ein Frequenzband bis zu einer zweiten Frequenz durchlaufen, insbesondere für Radarsysteme, mit Hilfe mindestens einer unter Verwendung eines kristallinen Substrats ausgebildeten elektromechanischen Verzögerungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere

^λ elektromechanisch^ Verzögerungsschaltungen in Form von Interdigital-Oberflächenwellenwanalern in REihe geschaltet sind.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere elektromechanische Verzögerungsschaltungen mit jeweils einem Eingangswandler (15, 19, 23), einem Ausgangswandler (17, 21, 25) und einem Verzögerungsabschnitt (16, 2o, 24) vorgesehen sind, dass die Verzögerungsschaltungen räumlich parallel zueinander auf einem einzigen kristallinen Substrat angeordnet sind, dass der Ausgangswandler (17, 21) jeder Verzögerungsschaltung mit dem Eingangswandler (19, 23) der nachfolgenden Verzögerungsschaltung elektrisch in Reihe geschaltet ist, dass die Verzögerungsabschnitte (16, 2o, 24) je zwei verschiedene elektrische Anschlussleitungen (44,45; 44', 45'; 44¹¹, 45'') aufweisen und dass gleichartige Anschlüsse (44, 44', 44''; 45, 45', 45^r' ) der Verzögerungsabschnitte (16, 2o, 24) zueinander parallel geschaltet sind und je eine der beiden Ausgangsklemmen (A, A') der Schaltungsanordnung bilden (Fig. 1).

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