DE2533572B2

DE2533572B2 - Anordnung zur Erzeugung eines Schwerpunktsignals aus einer Reihe von Videosignalen

Info

Publication number: DE2533572B2
Application number: DE2533572A
Authority: DE
Inventors: John Cecil Woodland Hills Calif. Groce (V.St.A.)
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1974-08-01
Filing date: 1975-07-26
Publication date: 1979-02-22
Also published as: DE2533572C3; US3979700A; DE2533572A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verarbeitung von wiederholten Videoabtastsignalen zur Bildung eines Signals, das v^Jim einer solchen Signalreihe entspricht.

Die Verarbeitung von Videosignalen aus einem Abtastprozeß, um den representativen Schwerpunkt des Massenzentrums eines Zieles oder einer Zielgruppe zu ermitteln, wurde bisher in verschiedener Weise ausgeführt. Bekannte Verfahren und Vorrichtungen für die Verarbeitung dieser Art von Videosignalen, beispielsweise zur Erzeugung von Nachführsignalen für Flugkörper, benötigen entweder einen analogen Energiespeicher und einen Vergleich oder eine digitale Verarbeitung und den Vergleich in einem Logikkreis. Die Lösung dieses allgemeinen Problems nach einem dor obengenannten Verfahren stößt auf verschiedene Schwierigkeiten.

Systeme, die einen analogen Energiespeicher enthalten, haben meist Driftprobleme, die durch Änderungen der Temperatur und/oder Änderungen der Versorgungsspannung hergerufen werden. Außerdem ändern sich oft die Schaltkreisparameter der verschiedenen Bauelemente der Schaltung (z. B. Widerstände, Kondensatoren usw.) mit der Zeit, so daß von Zeit zu Zeit eine Neujustierung erforderlich ist. Dies ist besonders schwierig bei Teilen, die eine lange Lagerungsfähigkeit haben müssen und anschließend nach dem Einbau zufriedenstallend arbeiten sollen. Bei Systemen für Lenkflugkörper muß die gesamte Einrichtung darauf abgestellt sein, daß sie jederzeit funktioniert, ohne daß Zeit dafür vorhanden ist, eine Nac'njustierung oder eine Nachprüfung vornehmen zu können.

Bei der digitalen Verarbeitung und bei dem Vergleich digitaler Signale zur Erzielung von Nachführsignale treten wieder andere Probleme auf. Obwohl bei der digitalen Verarbeitung Driftprobleme nicht auftreten, die bei dem obengenannten analogen System vorhanden sind, sind diese wiederum viel komplizierter und benötigen Analog-Digital-Wandler, welche verhältnismäßig teuer sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile dieser bekannten Systeme zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Erzeugung eines Schwerpunktsignals aus einer Reihe von Videosignalen zu schaffen, das nach längerer Lagerungszeit ohne Nachjustierung und Nachprüfung sofort verwendbar ist, einen einfachen Aufbau hat und einfach und billig herstellbar isL

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Anordnung eine Vorrichtung für akustische Oberflächenwellen enthält, bei der auf der Oberfläche eines Substrats aus piezoelektrischem Material ein Eingangswandler mit fingerförmigen Elektroden angeordnet ist, der so ausgebildet Ist, daß die ihm in Form von elektrischen Signalen zugeführten Videosignale akustische Oberflächenwellen in dem piezoelektrischem Material erzeugen, daß in Richtung der Ausbreitung der Oberflächenwellen eine Reihe von π Ausgangswandlern mit fingerförmigen Elektroden angeordnet sind, welche so ausgebildet sind, daß die auftreffende Oberflächenwelle in ein elektrisches Signal zurückverwandelt wird, daß die Reihe der Ausgangswandler auf dem Substrat eine solche Länge hat, daß sie der Laufzeit der Oberflächenwellen der Signalreihe entspricht, daß n/2 erste Summierungsschaltungen vorgesehen sind, von denen jede an zwei gleich weit von der Mitte der Ausgangswandlerreihe angeordnete Ausgangswandler angeschlossen ist, daß durch Inverterschaltungen die Signale an den Ausgangswandlern auf einer Seite von der Mitte der Reihe gegenüber denen auf der anderen Seite von der Mitte der Reihe invertiert werden, und daß alle ersten Summierungsschaltungen an eine zweite Summierungsschaltung angeschlossen sind, welche am Ausgang das Schwerpunktsignal liefert.

Es wird also bei der vorliegenden Erfindung eine unübliche Kombination von analoger und digitaler Technik verwendet, und zwar werden für die analoge Technik ene akustische Oberfläche wellvorrichtung und für die digitale Technik digitale Schaltungen verwendet, die in integrierter Schaltungstechnik aufgebaut sind.

Obwohl die vorlieger.de Erfindung eine weitgehende Anwendung überall dort finden kann, wo ein zeitabhängiges (oder ortsabhängiges) Ausgangssignal (Schwerpunkt) benötigt wird, welches sehr schnell erzeugt werden soll und wobei eine geringe Größe, Zuverlässigkeit und niedrige Ivosten wichtig sind, besteht doch die spezielle Anwendung der Erfindung, welche nachfolgend beschrieben wird, in einer Anordnung zur Bestimmung des Schwerpunktes einer Fernsehabtastreihe von Signalen, die auf Videosignalen beruhen. Solche Systeme werden benötigt bei Nachführvorrichtungen für optisch gelenkte Flugkörper und auf anderen Gebieten der elektronischen Technik.

Zu den anderen Anwendungen der vorliegenden Erfindung gehört die Realzeitverarbeitung von Breitbandvideodaten und die automatische Realzeiterzeugung von Flugkörper-Nachführsignalen unter Verwendung von Infrarot-, Racf^;ometrie- oder Radarsensoren, wie auch die zuvor erwähnten optischen Fernsehnachführanordnungen, Bei der Realzeitverarbeitung von Breitbandvideosignalen kann die Bandbreite viel größer sein als die übliche 4 MHz Bandbreite von kommerziel len Fernsehanlagen, jedoch basieren die Parameter ι einer besonderen Ausführungsform, die nachfolgend beschrieben wird, auf der üblichen 62 Mikrosekunde Fernsehabtastung. So hat also jedes Videowiederholungsintervall oder die Fernsehabtastzeile eine Dauer von 62 Mikrosekunden.

in Die Erfindung verwendet eine Oberflächenwellenvorrichtung als Verzögerungsglied, weiche ein Substrat aus piezoelektrischem Material enthält, das angeregt wird durch einen interdigitalen Eingangswandler, welcher von einem mit Videosignalen modulierten

π Träger von Radiofrequenz gespeist wird. Auf dem piezoelektrischen Substratmaterial ist weiter eine große Zahl von interdigitalen Elektrodenpaaren als Ausgangswandler in Abstand voneinander angeordnet In jedem dieser Ausgangswandler wird ein Spannungssignal

2it durch das piezoelektrische Material beim Auftreffen der durch den Eingangswandler erzeugten akustischen Oberflächenwellen erzeugt. Jeder diener Ausgangswandler speist einen Detektor-Bewertungsverstärker, und jeder dieser Verstärker bewertet sein Ausga^r!gssi-

y, gnal nach seiner Lage bezüglich der Mittellinie der Ausgar.₆'swandlerreihe. Die Anschlüsse in der Nähe des Eingangswandlers erhalten die größte Bewertung und die Anschlüsse nahe der Mitte die geringste Bewertung. Von der Mittellinie bis zum gegenüberliegenden Ende

in kehren die Verstärker außerdem die Polarität der erhaltenen Signale um und setzen die Bewertung in der Weise fort, daß die Verstärker, welche an die Elektrodenpaare angeschlossen sind, die am Ende der Reihe liegen, genauso bewertet werden wie die, weiche

ji am Anfang der Reihe liegen

Mehrere erste Summierungsschaltungen »summieren von außen nach innen«, d. h., das Ausgangssignal des Verstärkers des ersten Ausgangswandlers wird aufsummiert mit dem des letzten Ausgangswandler!). Der

κι Ausgang des Verstärkers des zwieten Ausgangswandlers wird aufsummiert mit dem Ausgang des Verstärkers des n-lsten Ausgangswandlers. Das Ausgangssignal des Verstärkers des dritten Ausgangswandlers wird aufsummiert mit dem Ausgang des Verstärkers des

4') n— 2ten Ausgangswandiers usw. Wem also η die Anzahl der Ausgangswandler ist, so ist n/2 die Anzahl der benötigten Summierer. Die Ausgänge dieser Summierer der ersten Stufe werden kombiniert in einem einzigen Summierer der zweiten Stufe, dessen Aus-

V! gangssignal eine Polarität hat. die anzeigt, ob ein Abtastsignal seinen Schwerpunkt auf der einen oder auf der anderen Seite der Mittellinie (der Mittellinie der Ausgüngswandlerreihe uuf dem piezoelektrischen Subs'.rat) hat. Die Größe des Ausgangssignals des

ν Summierers der zweiten Stufe ergibt den Abstand (oder die Zeit) vom mittleren Abtastsignal und entspricht der Lage des genannten Schwerpunktes.

Die Anordnung gemäß der Erfindung dient also zur Feststellung des Schwerpunktes eines Signalmusters

ni. einer wiederholten Abiastreihe (wie z. B. einer Fernsehabtastrcihe) auf der Basis von Videosignalen. Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispiclen im ein/einen beschrieben werden.

Fig.! zeigt ein schematisches Blockdiagramm und

■ ι die allgemeine Anordnung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, welches die Eingangskomponenten enthält und die

interdigitalen Elektroden (vergrößert) des Eingangswandlers nach F- i g. I für akustische Obcrflächenwellcn;

Fig. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung ein Elektrodenpaar. wie es in größerer Anzahl als Ausgangswandler bei einer Vorrichtung nach F i g. 1 verwendet wird.

Die Vorrichtung nach F i g. I stellt eine typische Aiisfiihrungsform der vorliegenden Erfindung dar. welche allgemein mit 10 bezeichnet ist. Die Figur enthält gewisse Übertreibungen und Vereinfachungen, welche aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgehen.

Dieses typische Ausführungsbeispiel wurde so bemessen, daß es sich für eine Signalreihe von 62 Mikrosckunden Dauer eignet (eine typische Dauer für eine Fernsehzeilenabtastung). Es wurde die typische Fernsehbandbreite von 4 MIIz berücksichtigt und die Anzahl der Elektrodenpaaranzapfungen (entsprechend 14, 15, 16 und 14', 15' und 16'. um einige zu zeigen; wurde auf 500 bemessen. Das piezoelektrische Substrat II mit den ')()() Kiektrodenpaare bildet die Hauptbestandteile einer Verzögerungsleitung unter Verwendung von akustischen Obcrflächenwellen. Eine solche Verzögerungsleitung isi an sich bekannt und in der Literatur beschrieben. Beispielsweise wird auf die Druckschrift verwiesen, die von »Institut of Electrical and Electronic Engineers« unter der Nummer 73 CHO 807-8 SU registriert ist und das die Fortschritte zusammenfaßt, die durch dieses Institut (Gruppe Schall und Ultraschall) bei dem »Ultra-Sonics Symposium« in der »Naval Post Graduate School. Monterey. Californien. USA«, im November 1973 vorgetragen wurden. Zur näheren Erläuterung des vorliegend beschriebenen Typs von Vorrichtungen :rit akustischen Oberflächenwellen wird auf dieses Dokument verwiesen.

Das für das Substrat Il verwendete piezoelektrische Material war l.ithiuninioha! (LiNbOi). obwohl sich für diesen Zweck auch andere piezoelektrische Materialien eignen. Dieses Matern' wurde jedoch deshalb ausgewählt, weil es im Hinbkk au^fdic Umgebungsbedingungen und andere Knenen als besonders geeignet erschien Su ha: das l.ithiumniobat einen hohen elektromechanischen konpiungskoeffizienten. obwohl seine Temper.!^!-.:rstabi!:;a: schlechter ist als die von anderen pie/.ii.-ktriscnen Stoffen. Mit einer gewissen Oberfläche-*·:-·-^e kann ein relativ starkes elektrisches Signal in den f-ek-roaenpparen (14, 15, 16 bzw. 14', 15', 16') und Li.rgekerrf erzeug; werden. Das Material wurde für itr besonderer. Anwendungsfall on Y-Z-Richtung gescrr_;inen.

In der technischen Lren-.tur sind die Eigenschaften von verschiedener p'ezoeiektnschen Materialien beschrieben, so daß \;r jeden Verwendungszweck das geeignete Ms-ena: ausgewählt werden kann. Hierzu ist eine Veröffentlichung von dem »United States Air Force Cambridge Research Laboratory« unter der Report-Nummer TR-73-0597 am 1.10. 1973 erschienen. Dieses Dokument hat die Oberschrift: »Microwave Acoustics Handbook«. Band la, Verfasser A. J. Slobodnik.E. D. Conway und R. T. Delmonico. Diese Druckschrift ist öffentlich zugänglich und mindestens von der »United States Air Force Library« erhältlich.

Eine Gruppe von ineinandergeschachtelten kammartigen Elektroden, weiche mit 17 bezeichnet sind, stellen den Eingangswandler dar, von dem eine akustische Oberflächenwelle in dem piezoelektrischen Material ausgeht. In Fi g. 2 sind Einzelheiten der Anordnung 17 dargestellt. Die Speisung 18 ist ebenfalls in Fig.2 in Einzelheiten dargestellt und enthält einen Hochfrequenzgenerator 19 und einen Modulator 20. der eine Amplitudenmodulation des Hochfrequenzsignals von 19, abhängig von der bei 21 eingespeisten Reihe von Videosignalen, vornimmt. Das Signal des Generators 19 hat etwa 100 MHz und liegt an den ineinandergeschachtelten Elektroden des Wandlers 17 an, und zwar über die Anschlüsse 22 und 23, wie dies in Fi g. 2 dargestellt ist. Dieses Signal von 100 MHz bedingt die Abmessungen A. A'. B und W, wie sie in F i g. 2 dargestellt sind, und zwar mit folgenden Beziehungen:

A	2	- I 7.5 ·	Jill
Γ	- 0.4	mm
	λ 4	=■ 8.75 ■	J. Ill
	= 80	'/. — 4 mm

In der obigen Zusammenstellung sind die Dimensionen in μπι oder Angström angegeben und gelten für Wellenlängen bei einer Frequenz von 100 MHz.

Die sogenannten fingerartigen Elektrodenanschliis.se 14 bis 16 und 14' bis 16' sind in Wirklichkeit in einer Anzahl von etwa 500 Paaren vorhanden, und zwar 250 auf jeder Leite der Mittellinie 24 von F i g. 1. Wie zuvor angedeutet wurde, ist die Laufzeit für die akustische Oberflächenwelle über die ganze Länge des piezoelektrischen Substrats, dl·.? mit fingerföimigen Elektrodenpaaren bedeckt ist, so groß, wie sie benötigt wird, um eine volle Signalreihe oder -zeile, die im vorliegenden Falle 62 Mikrosekunden beträgt, zu übertragen. Deshalb entspricht die Mittellinie 24 normalerweise der Mitte der Abtastzeile. Der Schwerpunkt kann bei der Mittellinie liegen oder seitlich davon, abhängig vom Signalinhalt. Die Bedeutung des Schwerpunkts einer solchen Signalzeile ist jedoch in der Technik bekannt.

In F i g. 3 ist im einzelnen ein typisches fingerförmiges Elektrodenpaar, beispielsweise das Elektrodenpaar 14, dargestellt. Die obengenannten Abmessungen für den Eingangswandler 17 gelten auch für die Elektrodenpaare, wie sie in F i g. 3 dargestellt sind.

Geeignete Werte für die Abmessungen des piezoelektrischen Substrats 11 für eine Vorrichtung nach der vorangegangenen Beschreibung sind /.i=21cm und Li= 1 cm. Wie in F i g. 1 dargestellt, wird ein akustische Wellen absorbierendes Material 25 dazu verwendet, jede akustische Welle, welche das Ende des piezoelektrischen Substrats 11 erreicht, zu absorbieren, wooei Reflektionen vermieden werden. Als Absorptionsmaterial für akustische Wellen hat sich einfaches Bienenwachs als besonders wirksam erwiesen.

Die Dimension A' gilt nur für die fingerförmigen Elektrodenpaare und nicht für den Eingangswandler und wird zu 0,4 mm gewählt für eine Videomodulationsfrequenz, wie sie dem System eigen ist, und für die zuvor beschriebenen Parameter.

Zusätzlich zu dem piezoelektrischen Substrat 11, das auf einer isolierenden Unterlage 13 (z. B. aus Keramik) angeordnet ist ist ein halbleitendes Substrat 12 angeordnet, das auf der Unterlage 13 gegenüber den Anschlüssen zu den Fingerförmigen Elektrodenpaaren, wie in F i g. 1 dargestellt, angeordnet ist Das Halbleitersubstrat bildet einen Teil einer integrierten Schaltung, welche die nachstehend beschriebenen Funktionen hat Obwohl es nicht absolut erforderlich ist daß eine

integrierte Schaltung verwendet wird, ist dies doch aus praktischen Erwägungen ratsam, wenn die Elektroden paare zahlreich sind und der Abstand so relativ klein ist. In diesen !-'alle sind integrierte Schaltungen die beste praktische Lösung, cia jedes Elektrodenpaar seinen eigenen Vorverstärker benötigt, wie sie mit W 1 bis W 5 und Wl' bis W3' bezeichnet sind (und außerdem werden 250 Summierer der ersten Stufe benötigt und ein Summierer der /weiten Stufe), welche auf relativ engem Kaum untergebracht werden müssen.

Alle Verstärker Wl bis Wi usw. auf eier linken Seite von der Mittellinie 24 in F i g. !,das sind 2^r>() an der Zahl gemäß der vorherigen Beschreibung, sind beispielsweise nichtinvcrticrcnde Verstärker. Auf der rechten Seite von der Mittellinie 24 sind die Verstärker W Γ bis W V usw. (2"3O Stück) angeordnet, welche dann invertierende Verstarker sind.

Mine notwendige Eigenschaft dieser Reihe von ¹JOO Verstärkern ist die, daß durch die Verwendung von Dämpfungsgliedern zusammen mit Verstärkern von einer Standardverstärkung oder durch andere Mittel die Verstärkung der einzelnen Verstärker vorher cinge stellt ist, so daß ein Bewertungsprogramm (Gewichümg) eingeführt wird. Jeder dieser Verstärker bewertet seinen Signaleingang entsprechend seiner Lage von der Mittellinie 24. Die Anschlüsse 14 und 14' erhalten die höchste Bewertung, d. h. die dort anliegenden Signale werden am meisten verstärkt und die Paare, die auf jeder Seite neben der Mittellinie 14 liegen, erhalten die geringste Verstärkung. Die mathematische Verteilung dieser hewcrtungsfunktion auf jeder Seite der Mittellinie 24 ist normalerweise linear, d. h., daß von jeder Seite der Mittellinie 24 ausgehend der Verstärkungsfaktor von einem Verstärker zum nächsten um den gleichen Betrag zunimmt. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß auch eine andere Verteilung der Verstärkungsfunktion vorgenommen werden kann, abhängig von der Art der gewünschten Steuersignale der ganzen Vorrichtung. Wenn die gewünschte Steuerfunktion es erforderlich macht, daß das benötigte Nachführsignal, das durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung geliefert wird, so sein soll, daß das Schwerpunktsignal nahe der Mittellinie 24 liegt, so ist es vorteilhaft, wenn der Anstieg des Verstärkungsfaktors für jeden Verstärker, ausgehend von jeder Seite der Mittellinie 24. eine stark ansteigende Funktion ist anstelle des zuvor erwähnten linearen Anstiegs.

Zusätzliche integrierte Schaltelemente enthalten die Summierer der ersten Stufe, von denen die Summierer 26, 27 und 28 dargestellt sind. Wie dargestellt, ist der Summierer 26 dem Elektrodenpaar über die Verstärker Wl und Wl zugeordnet. In gleicher Weise ist der Summierer 27 den Verstärkern W2 und W2' zugeordnet und der Summierer 28 den Verstärkern W3 und WZ' usw. Wenn daher π=500 Verstärker entsprechend 500 Elektrodenpaaren vorhanden sind, dann sind n/2 oder 250 Summierungskreise der ersten Stufe erforderlich. Die Verstärker rechts von der Mittellinie 24, wie z. B. die Verstärker IVl' bis W3', sind invertierende Verstärker (oder nichtinvertierende Verstärker, wenn die Verstärker auf der linken Seite, also Wl bis W3 invertierende Verstärker sind), so daß die Ausgangssignale der Summierer der ersten Stufe, beispielsweise 26 bis 28, welche dem Summierungskreis

29 der zweiten Stufe zugeführt werden, ein Mittel ergeben, um einen diskriminatorähnüchen Ausgang bei

30 von dem Summierer 29 zu erhalten. Die Anordnung der interdigitalen Elektroden, sowohl im Eingangswandler 17 als auch bei den WO Llcktrodenpaaren, wird erzielt durch ein bekanntes phololithographisches Verfahren. Die typische Filmdicke von solchen Elektroden beträgt 1000 bis 2000 Angström, ein Ein typisches , Leitermaterial ist Aluminium. Gold oiler Chrom-Gold.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß an dem Ausgangsanschluß 30 von IΊ g. I ein Signal (oder eine Steuerfunktion) erhalten wird, welche dazu verwendet werden kann, eine Vorrichtung, wie z. B.

!<· einen gelenkten flugkörper, automatisch in ein bestimmtes Ziel zu lenken, das im Gesichtsfeld einer Fernsehkamera im Kopf des Flugkörpers liegt. Andere Anwendungen für die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfassen alle Umstände, bei denen ein /eitgewichtcter , (oder ortsgewichteter) Ausgang (Schwerpunkt) benötigt wird, der sehr schnell gebildet werden soll und bei dem eine Vorrichtung geringerer Größe, großer Zuverlässigkeit und von niedrigen Kosten wichtig ist. Die vorrichtung gemäß der Erfindung ist auch verwendbar

■ für die Realzeitverarbeitung von Breitbandvideodaten. Die Vorrichtung kann natürlich auch für eine wesentlich größere (oder kleinere) Bandbreite als 4MIIz gebaut werden, wie sie im Ausfiihrungsbeispiel für das kommerzielle Fernsehen angenommen wurde. Weiter

·. kann die Vorrichtung verwendet werden für die äquivalente Verarbeitung von Signalreihen, welche von Infrarot-, radiometrischen oder Radarsensoren geliefert werden.

In Fig. I ist eine Zuleitung 31 dargestellt, welche zum

.'. Summierer 29 der zweiten Stufe führt. Diese Zuleitung soll andeuten, daß ein Austastsignal oder Ausblendsignale die Verfügbarkeit der Steuersignale vom Ausgangsanschluß 30 beeinflußt, beispielsweise 62 Mikrosckunden vom Zeilenbeginn an.

Es ist auch ersichtlich, daß die Daten am Eingang sich nicht unbedingt wiederholen müssen, sondern daß es sich auch um eine einzige Signalreihe handeln kann.

Die Erfindung kann natürlich in vielfacher Weise abgewandelt und verändert werden. So kann beispiels-

■·'< weise das piezoelektrische Substrat die Form eines Rohres haben mit einem Eingangswandler, der so angeordnet und ausgebildet ist. daß eine akustische Oberflächenwelle spiralförmig im oder am Rohr umläuft, so daß eine viel größere Anzahl von

■■"■ Ausgangsanzapfungen längs des Spiralweges angeordnet werden kann. Die Verstärker und die anderen Verarheitungsschaltungen können auch weniger konventionell angeschlossen sein, so daß die Vorrichtung nach Fig. 1 in geeigneter Weise abgewandelt werden

ν. kann. Durch geeignete Abwandlung kann ein relativ lange·· Weg der Oberflächenwelle erzeugt werden, so daß es möglich ist, die Verarbeitung der Signale eines ganzen Fernsehbildes in einer verhältnismäßig kleinen Vorrichtung vorzunehmen.

Verzeichnis der Bezugszeichen

11 12 13
14,14' 1

15 ,15' ■

16 16' I
17

Vorrichtung unter Verwendung von akustischen Oberflächenwellen piezoelektrisches Substrat halbleitendes Substrat isolierende Unterlage

fingerförmiges Elektrodenpaar interdigitale Elektrode

Speisung (Anregung) III·" Generator Modulator Videoeingabe l-üngangsanschluß

Mittellinie .bsorbicrendes Material

Summierer der I.Stufe Summierer der 2. Stufe

30 31

/Γ

Il

vv I

W. WY WZ VV 2'

w 3. wy

IA \

1.2 \

IO

Ausgang /.,,'eitung Λ bstand zwischen ilen Ausgangswandlern Abmessungen der Wandlerelektroden

Verstärker

Abmessungen dos Substrats

lliei/ii I Blatt

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Erzeugung eines Schwerpunktsignals aus einer Reihe von Videosignalen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung eine Vorrichtung für akustische Oberflächenwellen enthält, bei der auf der Oberfläche eines Substrats aus piezoelektrischem Material ein Eingangswandler mit fingerförmigen Elektroden angeordnet ist, der so ausgebildet ist, daß die ihm in Form von elektrischen Signalen zugeführten Videosignale akustische Oberflächenweilen in dem piezoelektrischen Material erzeugen, daß in Richtung der Ausbreitung der Oberflächenwellen eine Reihe von η Ausgangswandlern mit fingerförmigen Elektroden angeordnet sind, weiche so ausgebildet sind, daß die auftreffende Oberflächenwelle in ein elektrisches Signal zurückverwandelt wird, daß die Reihe der Ausgangswandler auf dem Substrat eine solche Länge hat, daß sie der Laufzeit der Oberflächenwelien der Signalreihe entspricht, daß nil erste Summierungsschaltungen vorgesehen sind, von denen jede an zwei gleich weit von der Mitte der Ausgangswandlerreihe angeordnete Ausgangswandler angeschlossen ist, daß durch Inverterschaltungen die Signale an den Ausgangswandler auf einer Seite von der Mitte der Reihe gegenüber denen auf der anderen Seite von der Mitte der Reihe invertiert werden, und daß alle ersten Summierungsschaltungen an eine zweite Summierungsschaitung angeschlossen sind, welche am Ausgang das Schwerpunktsignal liefert

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen din einzelnen Ausgangswandlern und den ersten Sumn.,erungsschaltungen eine jedem Ausgangswandler zugeordnete Schaltungsanordnung vorgesehen ist, die das Signal des Ausgangswandlers bezüglich dessen Amplitude in Abhängigkeit von der Lage des Ausgangswandlers bezüglich der Mitte der Ausgangswandlerreihe verändert.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung aus einer Verstärkerschaltung besteht, die das Signal in Abhängigkeit von der Lage des zugehörigen Ausgangswandlers bezüglich der Mitte der Ausgangswandlerreihe definiert verstärkt.

4. Anordnung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Eingangswandler eine Hochfrequenzquelle angeschlossen ist, die von den Videosignalen moduliert ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem piezoelektrischen Substrat angeordneten Eingangs- und Ausgangswandler aus Metallschichten mit einer Dicke von etwa 1000 bis 2000 Ä bestehen, daß die einzelnen Elektrodenstreifen der Wandler in Längsrichtung des Substrats und damit in Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen eine Breite von etwa einem Viertel Wellenlänge haben, daß die einzelnen Elektrodenstreifen von Mitte zu Mitte einen Abstand von etwa einer halben Wellenlänge haben, daß die Elektrodenstreifen quer zur Längsrichtung des Substrats eine Länge in der Größenordnung von etwa 80 Wellenlängen haben, wobei sich die Wellenlängenabmessungen auf die Wellenlänge der in den Eingangswandler eingespeisten Hochfrecnienz beziehen.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl η der durch Elektrodenpaare gebildeten Ausgangswandler in der Größenordnung von 500 liegt

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des piezoelektrischen Substrats in Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen und außerhalb der aufgebrachten Wandlerelektrcden ein akustische Wellen dämpfendes Material angeordnet ist

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der an die Ausgangswandler angeschlossenen elektrischen Schaltungen als integrierte Schaltungen in einem gemeinsamen Halbleitersubstrat ausgebildet sind und daß das piezoelektrische Substrat und das Halbleitersubstrat einander gegenüberliegend auf einer gemeinsamen isolierenden Unterlage so angeordnet sind, daß die elektrischen Eingangsanschlüsse der Schaltung den elektrischen Ausgangsanschlüssen der Ausgangswandler gegenüberliegen.

9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs- und die Ausgangswandlerelektroden aus Schichten aus Aluminium, Gold oder Gold-Chrom bestehen.

10. Anordnung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet -daß das piezoelektrische Substrat aus Lithiumniobat besteht

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Hochfrequenzquelle so hoch gewählt ist, daß sie mindestens im UKW-Bereich liegt.