DE2533572C3

DE2533572C3 - Anordnung zur Erzeugung eines Schwerpunktsignals aus einer Reihe von Videosignalen

Info

Publication number: DE2533572C3
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: 1979-10-11
Also published as: US3979700A; DE2533572A1; DE2533572B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verarbeitung von wiederholten Videoabtastsignalen zur Bildung eines Signals, das dem 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 einer Vergleich oder eine digitale Verarbeitung unc¹ den Vergleich in einem Logikkreis. Die Lösung dieses allgemeinen Problems nach einem der obengenannten Verfahren stößt auf verschiedene Schwierigkeiten.

Systeme, die einen analogen Energiespeicher enthalten, haben meist Driftproblerne, die durch Änderunger, der Temperatur und/oder Änderungen der Versorgungsspannung hergerufen werden. Außerdem ändern sich oft die Schaltkreisparameter der verschiedener, Bauelemente der Schaltung (z. B. Widerstände, Kondensatoren usw.) mit der Zeit, so daß von Zeit zu Zeit eint Neujustierung erforderlich ist. Dies ist besonders scnwisrig bei Teilen, die eine lange Lagerungsfähigkcii haben müssen und anschließend nach dem Einbau zufi .'denstallend arbeiten sollen. Bei Systemen für Lenkflugkörper muß die gesamte Einrichtung darauf abgestellt sein, daß sie jederzeit funktioniert, ohne dal'-/cil dafür vorhanden ist. eine Nachjustieriing 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 ist.

Diese Aufgabe wird gemä-B 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 zugefuhrten Videosignale akustische Oberflächenwelle) in dem piezoelektrischem Material erzeugen, daß in Richtung der Ausbreitung der Oberflächenwellen eine Reihe von η 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 angeschlosser, 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 eine akustische Obeiflächenwelienvorrichtung und für die digitale Technik digitale Schaltungen verwendet, die in integrierter Schaltungstechnik aufgebaut sind.

Obwohl die vorliegende Erfindung eine weitgehende Anwendung überall dort finden kann, wo ein zeitabhängiges (oder ortsabhängiges) Ausgangssignal (Schwerpunkt) benötigt wird, welches sehr schnell erzeug; werden soll und wobei eine geringe Größe, Zuverlässigkeit und niedrige Kosten wichtig sind, besteht doch die spezielle Anwendung der Erfindung, welche nachfolgend beschrieben wird, in einer Anordnung v.ur Bestimmung des Schwerpunktes einer Fernsehabtas;-reitie 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 Realzeilverarbeitung von Breitbandvideodaten und die automatische Realzeiterzeugung von Flugkörper-Nachführsignalen unter Verwendung von Infraioi- Radiometrie- oder Radarsensoren. wie auch die zuvor erwähnten optischen Fernsehnach führanordnungen. Bei der Realzeitveraibeitung von Breitbandvideosignalen kann die Bandbreite viel größer sein als die übliche 4 MHz Bandbreite von kommerziellen Fernsehanlagen, jedoch basieren die Parameter , einer besonderen Ausführungsforrn, die nachfolgend beschrieben wird, auf der üblichen 62 Mikrosekunde Fernsehabtastung. So hat also jedes Videowiederho lungsintervall oder die Fernsehabtastzeile eine Dauer von 62 Mikrosekundea

κι Die Erfindung verwendet eine Oberflächenwellenvorrichtung als Verzögerungsglied, welche 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 Ausgangs wandler in Abstand voneinander angeordnet In jedem dieser Ausgangswandler wird ein Spannungssignal

2D durch das piezoelektrische Material beim Auftreffen der durch den Eingangswandler erzeugten akustischtn Oberflächenwellen erzeugt. Jeder dieser Ausgangs-WäHulcr SpciSt eifien DctcivtGr-BcV» LT'ürigSVCrStiirkcr, und jeder dieser Verstärker bewertet sein Ausgangssi-

j·, gnal nach seiner Lage bezüglich der Mittellinie der Ausgangswandlerreihe. Die Anschlüsse in der Nahe dei Eingar.<»swandlers erhalten die größte Bewertung und die Anschlüsse nahe der Mitte die geringste Bewcrtur.

Von der Mittellinie bis zum gegenüberliegenden Ena,-

;ii kehren die Verstärker außerdem die Polarität der erhaltenen Signale um und setzen die 3ewertung in der Weise fort, daß die Verstärker, welche ar. die Elektrodenpaare angeschlossen sind, die am Ende der Reihe liegen, genauso bewertet wcden wie die. welche

;- am Anfang der Reihe liegen.

Mehrere erste Summierungsscha.tungen »summieren von außen nach innen«, d. h., das Ausgangssigna' des Verstärkers des ersten Ausgangswandlers wird aur'summiert mit dem des letzten Ausgangswandlers Der Ausgang des Verstärkers des zwieten Ausgang·.Wandlers wird aufsummiert mit dem Ausgang des Versta-kers des fl-lsten Ausgangswandlers. Das Ausgangssignal d- ο Verstärkers des dritten. Ausgangswand!e-s wird aufsummiert mit dem Ausgang des Verstärk-:rs aes /7-2ten Ausgangswandlers usw. Wenn als' r: die Anzahl der Ausgangswandler ist, so ist n/2 die Anzair der benötigten Summierer. Die Ausgänge diener Summierer der ersten Stufe werden kombiniert in einem einzigen Summierer der zweiten Stufe, dessen Ausgangssignal eine Polarität ha_t. die anzeigt, ob eir Abtastsignal seinen Schwerpunkt auf eier einen oder au^: der anderen Seite der Mittellinie (der Mitteliirnt. -.ier Ausgangswandlerreihe auf dem piezoelektriscnen Substrat) hat. Die Größe des Ausgangssignais aes Summierers der zweiten Stufe ergibt den Abstand locier die Zeit) vom mittleren Abtastsignai und entspricht ae: Lage des genannten Schwerpunktes.

Die Anordnung gemäß der Erfindur.g dient also ζιτ Feststellung des Schwerpunktes eines Signaimustc--: einer wiederholten Abtastreihe (wie /:. B. einer Fernst·" ■ abtastreihe) auf der Basis vor, Videosignalen Uu Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsoe spielen irn einzelnen beschrieben werden

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramrr. und die allgemeine Anordnung einer Vorrichtung gemäß ücr Erfindung:

I- i g. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagrainrn, welches die Einsangskoinponenten enthalt ι ine! ehe

interdigitalcn Elektroden (vergrößert) des Kin
wandlcrs nach I'ig. 1 für akustische Oberflächenwcllen;

Ii g. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung ein Elektrodcnpaar, wie es in größerer Anzahl als Ausgangswandler bei einer Vorrichtung nach l·" i g. 1 verwendet wird.

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

Dieses typische Ausführungsbeispiel wurde so bemessen, daß es sich für eine Signalreihe von 62 Mikrosekunden Dauer eignet (eine typische Dauer für eine Fernsehzeilenabtastung). Es wurde die typische i ernsehbandbreite von 4 MHz 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 11 mit den 500 Elektrodennaare bildet die Hauptbestandteile einer Verzögerungsleitung unter Verwendung von akustischen Oberflächenwelle^ Kine solche Verzögerungsleitung ist 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 CIIO 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, Californicn, USA«, im November 1973 vorgetragen wurden. Zur näheren Erläuterung des vorliegend beschriebenen Typs von Vorrichtungen mit akustischen Oberflächenwcllen wird auf dieses Dokument verwiesen.

Das für das Substrat 11 verwendete piezoelektrische Material war Lithiumniobat (LiNbOs), obwohl sich für diesen Zweck auch andere piezoelektrische Materialien eignen. Dieses Material wurde jedoch deshalb ausgewählt, weil es im Hinblick auf die Umgebungsbedingungen und andere Kriterien als besonders geeignet erschien. So hat das Lithiumniobat einen hohen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten, obwohl seine Temperaturstabilität schlechter ist als die von anderen piezoelektrischen Stoffen. Mit einer gewissen Oberflächengröße kann ein relativ starkes elektrisches Signal in den Elektrodenpparen (14, 15, 16 bzw. 14', 15', 16) und umgekehrt erzeugt werden. Das Material wurde für den besonderen Anwendungsfall on V-Z-Richtung geschnitten.

In der technischen Literatur sind die Eigenschaften von verschiedenen piezoelektrischen Materialien beschrieben, so daß für jeden Verwendungszweck das geeignete Material ausgewählt werden kann. Hierzu ist eine Veröffentlichung von dem »United States Air !⁷OrCe Cambridge Research Laboratory« unter der Report-Nummer TR-73-0597 am 1. 10. 1973 erschienen. Dieses Dokument hat die Überschrift: »Microwave Acoustics Handbook«. Band la. Verfasser A. ]. Slobodnik.E. D. Con way 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, welche mit 17 bezeichnet sind, stellen den Eingangswandler dar, von dem eine akustische Oberflächenwelle in dem piezoelektrischen Material ausgeht, in Fig. 2 sind Einzelheiten der Anordnung Ϊ7 dargestellt. Die Speisung 18 ist ebenfalls in Fig. 2 in Einzelheiten dargestellt und enthält einen Hochfrequenzgenerator 19 tint! einen Modulator 20. der eint Amplitudenmodulation des llochfrcqucnzsignals vor 19. abhängig von tier bei 21 eingespeisten Reihe vor Videosignalen, vornimmt. Das Signal des Generators I' ha! etwa 100 MH/ und liegt an den inoinanclerpescharh leiten Elektroden des Wandlcrs 17 an, und zwar über du Anschlüsse 22 und 23, wie dies in Fig. 2 dargestellt lsi Dieses Signal von 100 MHz bedingt die Abmessungei A. Λ '. Ii und W. wie sie in F" i g. 2 dargestellt sind, um /war mit folgenden Beziehungen:

17.5 /in

Γ 0.4 mm

Il X.75 :;m

H KO/ 4 mm.

In der obigen Zusammenstellung sind die Dimensio nen in μαι oder Angström angegeben und gelten fü Wellenlängen bei einer Frequenz von 100 MHz.

Die sogenannten fingerartigen Elektrodenanschlüssi 14 bis 16 und 14' bis 16' sind in Wirklichkeit in eine Anzahl vor/ etwa 500 Paaren vorhanden, und zwar 25( auf jeder Sei·«; der Mittellinie 24 von Fig. 1. Wie zuvo angedeutet wurde, ist die Laufzeit für die akustisch« Oberflächenwelle über die ganze l^änge des piezoelek frischen Substrats, die mit fingerförmigen Elektroden paaren bedeckt ist, so groß, wie sie benötigt wird, un eine volle Signalreihe oder -zeile, die im vorliegende! Falle 62 Mikrosekunden beträgt, zu übertragen. Deshall entspricht die Mittellinie 24 normalerweise der Mitti der Abtastzeile. Der Schwerpunkt kann bei de Mittellinie liegen oder seitlich davon, abhängig von Signalinhalt. Die Bedeutung des Schwerpunkts eine solchen Signaizeilc ist jedoch inderTechnik bekannt.

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

Geeignete Werte für die Abmessungen des piezo elektrischen Substrats 11 für eine Vorricl.'.ung nach de vorangegangenen Beschreibung sind Z.i=21cm um L· = I cm. Wie in F i g. 1 dargestellt, wird ein akustisch! Wellen absorbierendes Material 25 dazu verwendet jede akustische Welle, welche das Ende des piezoelek trischen Substrats 11 erreicht, zu absorbieren, wob. Reflektionen vermieden werden. Als Absorptionsmate rial für akustische Wellen hat sich einfaches Bienen wachs als besonders wirksam erwiesen.

Die Dimension A' gilt nur für die fingerförmigei Elektrodenpaare und nicht für den Eingangswandle und wird zu 0,4 mm gewählt für eine Videomodulations frequenz, wie sie dem System eigen ist, und für die zuvo beschriebenen Parameter.

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

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 Falle sind integrierte Schaltungen die beste praktische I.ö5;ung, da jedes Elektrodenpaar seinen eigenen Vorverstärker benötigt, wie sie mit W I bis W3 und WY bis W3' bezeichnet sind (und außerdem werden 2,'iO Summierer der ersten Stufe benötigt und ein fiummicrer der zweiten Stufe), wrlche auf relativ engem Raum untergebracht werden müssen.

Alle Verstärker Wl bis Wi usw. auf der linken Seite von der Mittellinie 24 in F i g. I, das sind 250 an der Zahl gemäß der vorherigen Beschreibung, sind beispielsweise nichtinvertierendc Verstärker. Auf der rechten Seite von der Mittellinie 24 sind die Verstärker W Γ bis WV usw. (250 Stück) angeordnet, welche dann invertierende Verstärker sind.

Eine notwendige Eigenschaft dieser Reihe von 500 Verstärkern ist die. daß durch die Verwendung von tyrtniptungsgiiCucrn 7.'ύ5<ΊίΤΊιΤιΖ"ι Γτϊΐί »crstürkcrr; von einer .Standardverstärkung oder durch andere Mittel die Verstärkung der einzelnen Verstärker vorher eingestellt ist, so daß ein Bewertungsprogramm (Gewichtung) eingeführt v/ird. 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 Bewertungsfunktion auf jeder Seite der Mittellinie .4 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 Schv. crpunktsignal nahe der Mittellinie 24 liest, 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 WY zugeordnet. In gleicher Weise ist der Summierer 27 den Verstärkern W2 und W2' zugeordnet und der Summierer 28 den Verstärkern IV3 und W3' usw. Wenn daher η = 500 Verstärker entsprechend 500 Elektrodenpaaren vorhanden sind, dann sind n/2 oder 250 Summierungskreise der ersten Stufe erforderlich. Die Verstärker rechts von dei Mittellinie 24, wie z. B. die Verstärker Wl'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 diskriminatorähnlichen Ausgang bei

30 von dem Summierer 29 zu erhalten. Die Anordnung der interdigitalen Elektroden, sowohl im Eingangswandlcr 17 als auch bei den 500 Elektrodenpaaren, wird erzielt durch ein bekanntes photolithographisches Verfahren. Die typische Filmdicke von solchen Elektroden beträgt 1000 bis 2000 Angstrom, ein Ein typisches Leitermaterial ist Aluminium, Gold oder Chrom-Gold.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß an dem Alisgangsanschluß 30 von F i g. I ein Signal (oder eine .Steuerfunktion) erhalten wird, welche dazu verwendet werden kann, eine Vorrichtung, wie /.. 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 zeitgewu hteter (oderortsgewichteter) Ausgang (Schwerpunkt) Ih , 'itigt 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 dl" RCul/eiiVer2rbeit^ljrj'^{T v/r}*n ^f¹JtHa nrivirlpnrtatpn Die Vorrichtung kann natürlich auch für eine wesentlich größere (oder kleinere) Bandbreite als 4 MHz gebaut werden, wie sie im Ausführungsbeispiel 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 F i g. 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 beispielsweise das piezoelektrische Substrat die Form eines Rohres haben mit einem Eingangswandler, der so angeordnet und ausgebildet ist, daß eine akustische Oberflächenwelle spiralförmig ^;m oder am Rohr umläuft, so daß eine viel größere Anzahl von Ausgangsanzapfungen längs des Spiralweges angeordnet werden kann. Die Verstärker und die anderen Vcrarbeitungsschaltungen können auch weniger konventionell angeschlossen sein, so daß die Vorrichtung nach F i g. 1 in geeigneter Weise abgewandelt werden kann. Durch geeignete Abwandlung kann ein relativ langer 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' I

15,15'
1616 i
17

Vorrichtung unter Verwendung von
akustischen Oberflächen we Ilen
piezoelektrisches Substrat
halbleitendes Substrat
isolierende Unterlage

fingerförmiges Elektrodenpaar
interdigitale Elektrode

■Speisung (Anregung) HFGenerator Modulator Videoeingabe Eingangsanschluß

Mittellinie absr^rbierendes Material

Summierer der 1. Stufe Summierer der 2. Stufe

30
31

A'

A I B \ W]

W, WV W2, W2'

w3. wy

L\ I 1.2 I

IO

Ausgang Zulei'ing Abstand zwischen den Ausgangswandlern Abmessungen der Wandlerelektroden

Verstärker

Abmessungen des Substrats

llicr/u I Bliilt/.cichnimucii

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 Oberflächenwellen in dem piezoelektrischen Material erzeugen, daß in Richtung der Ausbreitung der Oberflächenwellen eine Reihe von η 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 Summieru.igsschaltungen 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 Ausgangswandier auf einer Seite von der Mitte der Reihe gegenüber denen auf der anderen Seite /on der Mitte der Reihe invertiert werden, und daß alle ersten Summierungsschaltungen an eine zweite Summierungsschaltung angeschlossen sind, welche am Ausgang das Schwerpunktsignal liefert.

2. Anordung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen de- einzelnen Ausgangswandlern und den ersten Summierungsschaltungen eine jedem Aiisgangsw.indle zugeordnete Schaltungsanordnung vorgesehen ist, die das Signal des Ausgangswandlers bezüglich dessen Amplitude in Abhängigkeil 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 Signa! in Abhängigkeit von der Lage des zugehörigen Ausgangswandlers bezüglich der Mitte der Ausgangswandlerreihe definiert verstärkt.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß an dem Eingangswandler eine Hochfrequenzquelle angeschlossen ist. die von der. Videosignalen moduliert ist.

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

6. Anordnung nach Anspruch I 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 Wandlerelektroden ein akustische Wellen dämpfendes Materia! 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 Eingangsan schlüsse der Schaltung den elektrischen Ausgangsanschlüssen der Ausgangswandier 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.