DE2549920A1 - SYSTEM FOR PROCESSING ELECTRICAL SIGNALS USING ELASTIC SURFACE WAVES - Google Patents
SYSTEM FOR PROCESSING ELECTRICAL SIGNALS USING ELASTIC SURFACE WAVESInfo
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Description
75008 PARIS / Frankreich 75008 PARIS / France
Unser Zeichen: T 1882Our reference: T 1882
System zur Verarbeitung von elektrischen Signalen unter Verwendung von elastischen Oberflächenwellen System for processing electrical signals using elastic surface waves
Die Erfindung betrifft ein System zur Verarbeitung von elektrischen Signalen unter Verwendung der nichtlinearen Wechselwirkungen zwischen elastischen Oberflächenwellen oder zwischen elastischen Wellen und elektromagnetischen Wellen.The invention relates to a system for processing electrical signals using the non-linear Interactions between elastic surface waves or between elastic waves and electromagnetic waves Waves.
Sie verwirklicht insbesondere die Verarbeitung von Signalen durch Korrelation oder vor allem Faltung mittels einer Speicherung dieser Signale und mittels ihrer Wechselwirkungen. In particular, it implements the processing of signals by means of correlation or, above all, by means of convolution a storage of these signals and by means of their interactions.
Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen worden, bei welchen die Wechselwirkungen zwischen elastischen Wellen, d.h. zwischen Druck- oder ScherSchwingungsbewegungen unterschiedlicher Frequenzen zum Zwecke der Amplituden- und Frequenzanalyse von Bildern ohne Speicher-Various devices have already been proposed in which the interactions between elastic Waves, i.e. between pressure or shear vibration movements of different frequencies for the purpose of Amplitude and frequency analysis of images without storage
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
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effekt oder ferner Wechselwirkungen zwischen elastischen Wellen und elektromagnetischen Wellen zur Speicherung ausgenutzt werden. Als Beispiele können genannt werden:effect or further interactions between elastic Waves and electromagnetic waves are used for storage. The following can be mentioned as examples:
- die Vorrichtungen, bei welchen eine Reihe von Elementar zellen benutzt wird, die jeweils aus einem Kondensator und aus einer Festkörperdiode bestehen, welche in Reihe angeordnet sind und wobei der Isolator des Kondensators mit Piezoelektrizität ausgestattet ist. Diese Vorrichtungen bilden beispielsweise den Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P 24 59 671.2;- the devices in which a series of elementary cells is used, each consisting of a capacitor and consist of a solid state diode which are arranged in series and wherein the insulator of the capacitor is equipped with piezoelectricity. These devices are, for example, the subject of German patent application P 24 59 671.2;
- die Vorrichtungen, in welchen die Verteilung des der Herkunft nach piezoelektrischen Potentials gespeichert wird, welches während der nichtlinearen Wechselwirkung zwischen elastischer Welle und elektromagnetischer Welle erscheint, wobei diese Speicherung entweder in dem piezoelektrischen Material selbst oder in zusätzlichen Schichten erfolgt, wie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung "Informationsspeichervorrichtung" vorgeschlagen, die unter Beanspruchung der Priorität der französischen Patentanmeldung Nr. 74.37078 gleichzeitig eingereicht wurde.- the devices in which the distribution of the piezoelectric potential of origin is stored which occurs during the nonlinear interaction between elastic wave and electromagnetic wave appears, with this storage either in the piezoelectric material itself or in additional Layers takes place, as proposed, for example, in the German patent application "Information storage device", which claims the priority of French patent application No. 74.37078 was filed at the same time.
Die Erfindung schafft ein System zur Verarbeitung eines Signals durch Korrelation oder vor allem Faltung. Diese Verarbeitung erfolgt mittels einer entsprechend einem beliebigen bekannten Verfahren ausgeführten vorhergehenden Speicherung eines Zwischensignals, das sich aus der nichtlinearen Wechselwirkung zwischen einem in eine elastische Oberflächenwelle umgewandelten Anfangssignal und einer elektromagnetischen oder elastischen Welle ergibt. Ein Ausgangssignal wird erzielt, indem eine zweite nichtlineare Wechselwirkung zwischen dem gespeicherten Zwischensignal und einer elektromagnetischen Welle oder einer elastischen Oberflächenwelle erfolgt.The invention provides a system for processing a Signal through correlation or, above all, convolution. This processing takes place by means of a corresponding one any known method carried out previous storage of an intermediate signal, which results from the non-linear interaction between an initial signal converted into an elastic surface wave and a electromagnetic or elastic wave results. An output signal is obtained by a second non-linear interaction between the stored intermediate signal and an electromagnetic wave or an elastic surface wave takes place.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in denSeveral embodiments of the invention are shown in FIGS
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Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:Drawings shown and are described in more detail below. Show it:
Fig. 1 eine Ausführungsform des Systems nachFig. 1 shows an embodiment of the system according to
der Erfindung,the invention,
die Fig. 2, 3Figs. 2, 3
und 5 Kurven, welche die Form von dem Systemand 5 curves showing the shape of the system
nach der Erfindung·zugeführten elektrischen Signalen zeigen,according to the invention · supplied electrical Signals show
Fig. 4 eine Ausführungsform der Funktion derFig. 4 shows an embodiment of the function of
Speicherung von Informationen darstellenden "Bereichen",Storage of "areas" representing information,
Fig. 6 schematisch eine weitere Ausführungs6 schematically shows a further embodiment
form des Systems nach der Erfindung, undform of the system according to the invention, and
Fig. 7 schematisch noch eine weitere AusFig. 7 shows schematically yet another Aus
führungsform des Systems von Fig. 1.implementation of the system of FIG. 1.
In diesen verschiedenen Figuren beziehen sich einerseits gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile und andererseits sind zur besseren Übersichtlichkeit der Zeichnungen das System und die Signale in einem willkürlichen und insgesamt vergrößerten Maßstab dargestellt worden.In these various figures, on the one hand, the same reference numerals relate to the same parts and, on the other hand are, for the sake of clarity of the drawings, the system and the signals in an arbitrary and overall manner enlarged scale has been shown.
In Fig. 1 sind dargestellt:In Fig. 1 are shown:
- ein piezoelektrisches Substrat 1, beispielsweise in Form eines Plättchens, das beispielsweise aus Lithiumniobat LiNbO3 besteht und an dessen Oberfläche sich elastische Wellen ausbreiten können;a piezoelectric substrate 1, for example in the form of a plate, which consists for example of lithium niobate LiNbO 3 and on the surface of which elastic waves can propagate;
- zwei elektromechanische Wandler 5 und 6, beispielsweise des Typs mit interdigital angeordneten Kämmen, die auf das Substrat 1 an den äußeren Enden des Plättchens aufgebracht sind und sich an der Oberfläche de3- two electromechanical transducers 5 and 6, for example of the type with interdigitally arranged combs, which are applied to the substrate 1 at the outer ends of the plate and are located on the surface de3
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Substrats ausbreitende elastische Wellen aussenden oder empfangen;Transmit or receive elastic waves propagating on the substrate;
- Signalspeichereinrichtungen, die in Fig. 1 symbolisch durch eine Schicht 4 dargestellt sind, die auf das Substrat 1 zwischen den Wandlern 5 und 6 aufgebracht ist und eine doppelte Funktion hat: einerseits dient sie zur Isolierung und andererseits zum Festhalten der "Bereiche", und von denen eine Ausführungsform weiter unten angegeben ist;·- Signal storage devices, which are symbolically represented in Fig. 1 by a layer 4, which is based on the Substrate 1 is applied between the transducers 5 and 6 and has a double function: on the one hand it serves they for isolation and on the other hand for holding the "areas", and one embodiment of which continues is given below;
- Einrichtungen zum Aussenden und Empfangen einer elektromagnetischen Welle, die aus zwei Elektroden 2, 3 bestehen, von denen die Elektrode 2 auf der von den Wandlern abgewandten Seite des Substrats 1 und die Elektrode 3 auf der Schicht 4 angeordnet ist..- Devices for transmitting and receiving an electromagnetic Wave consisting of two electrodes 2, 3, of which electrode 2 is on top of that of the transducers remote side of the substrate 1 and the electrode 3 is arranged on the layer 4.
Bezüglich der Betriebsweise des Systems unterscheidet man eine Phase der Speicherung (d.h. des Einschreibens) und eine Phase des Ablesens der Signale.Regarding the mode of operation of the system, a distinction is made between a phase of storage (i.e. writing) and a phase of reading the signals.
Die Speicherung erfolgt in dieser Struktur und als nicht als Einschränkung zu verstehendes Beispiel gemäß den Darlegungen in der oben genannten deutschen Patentanmeldung "Informationsspeichervorrichtung".The storage takes place in this structure and as not Example to be understood as a restriction according to the explanations in the above-mentioned German patent application "Information Storage Device".
Es wird somit daran erinnert, daß während dieser ■Speicherungsphase einer der auf dem Substrat 1 angeordneten Wandler, beispielsweise der Wandler 5, durch ein elektrisches Signal erregt wird und eine elastische Welle folgender Form liefert:It is thus remembered that during this ■ storage phase one of the transducers arranged on the substrate 1, for example the transducer 5, by an electrical one Signal is excited and delivers an elastic wave of the following form:
S = A (t - |) . cos (cot - kx)S = A (t - |). cos (cot - kx)
wobei A die Amplitude des Signals, ω seine Kreisfrequenz, k seine Wellenzahl, ν die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elastischen Wellen an der Oberfläche des Substrats 1 und Ox die Ausbreitungsrichtung dieser Wellen ist und wobei der Ursprung 0 in der Mitte der Wechselwirkungszone angenommen wird, die eine Länge L hat. Ein Beispiel für "where A is the amplitude of the signal, ω is its angular frequency, k is its wave number, ν is the speed of propagation of the elastic waves on the surface of the substrate 1 and Ox is the direction of propagation of these waves and where the origin 0 is assumed in the center of the interaction zone which has a length L. An example for "
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ein solches Signal ist in Fig. 2 angegeben.such a signal is indicated in FIG.
Nachdem das gesamte Signal S in eine elastische Welle umgewandelt worden ist, wird ein Impuls T, der eine gegenüber der Dauer des Signals S kurze Dauer und dieselbe Kreisfrequenz ω hat und in Fig. 3 dargestellt ist, an die Elektroden 2 und 3 angelegt.After the entire signal S is converted into an elastic wave, a pulse T becomes the opposite the duration of the signal S has a short duration and the same angular frequency ω and is shown in FIG. 3 the electrodes 2 and 3 applied.
Dieser Impuls erzeugt auf der gesamten Oberfläche des piezoelektrischen Substrats 1, die unter der Elektrode liegt, eine elektromagnetische Welle folgender Form:This pulse is generated on the entire surface of the piezoelectric substrate 1, which is below the electrode is an electromagnetic wave of the following form:
T = B (t) .cos utT = B (t) .cos ut
die in nichtlinearer Weise mit dem Feld in Wechselwirkung tritt, das sich durch piezoelektrischen Effekt aus dem Raster von mechanischen Spannungen aufgrund der elastischen Welle S ergibt. Das Ergebnis dieser Augenblickswechselwirkung in einem Punkt χ ist proportional zu:which interacts in a non-linear manner with the field created by the piezoelectric effect from the grid of mechanical stresses due to the elastic wave S. The result of this Momentary interaction at a point χ is proportional to:
A (t - ~) .B (t) . cos [(jt - (cot - kx)]A (t - ~). B (t). cos [(jt - (cot - kx)]
Diese Wechselwirkung induziert im Prinzip elastische Oberflächenwellen, die durch die Wertepaare (Kreisfrequenz, Wellenvektor) gekennzeichnet sind, welche sich aus der Summe und der Differenz der Wertepaare ergeben, die die in Wechselwirkung tretenden Wellen kennzeichnen. Man betrachtet hier jedoch nur den Ausdruck des Phasengliedes, das der Differenz entspricht: das ist nämlich das einzige Glied, das sich zur Speicherung eignet, da es während der Dauer der Wechselwirkung von der Zeit t unabhängig und allein eine Funktion der Abszisse χ ist.In principle, this interaction induces elastic surface waves, which are generated by the value pairs (angular frequency, Wave vector), which result from the sum and the difference of the value pairs that identify the interacting waves. However, one only considers the expression of the phase element here, that corresponds to the difference: that is the only link that can be used for storage suitable, since it is independently and solely a function of the abscissa during the duration of the interaction of the time t χ is.
Da die elektromagnetische Welle T im vorliegenden Fall nicht notwendigerweise von kurzer Dauer ist, ist die Wechselwirkung zwischen den beiden Wellen S und T nichtSince the electromagnetic wave T is not necessarily of short duration in the present case, the Interaction between the two waves S and T does not
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ganz kurz und, wenn das Substrat 1 mit einer derartigen Zeitkonstante anspricht, daß eine Integration der Augenblickswechselwirkungen erfolgt, erhält man in einem Abszissenpunkt χ das Ergebnis des folgenden Integrals:very briefly and when the substrate 1 responds with such a time constant that an integration of the momentary interactions takes place, the result of the following integral is obtained at an abscissa point χ:
Q1 (x) = I / A (t - |) . B (t) . dt J . cos kxQ 1 (x) = I / A (t - |). B (t). German J. cos kx
wobei θ die Gesamtwechselwirkungszeit ist, oder: Q1 (x) = α . C (—) . cos kxwhere θ is the total interaction time, or: Q 1 (x) = α. C (-). cos kx
wobei C die Korrelationsfunktion der Signale S und T und α ein Proportionalitätsfaktor ist.where C is the correlation function of the signals S and T and α is a proportionality factor.
Zur Vereinfachung des Schreibens wird dieser Faktor im folgenden gleich Eins gesetzt.To simplify writing, this factor is set equal to one in the following.
Es ist somit am Ende der nichtlinearen Wechselwirkung in einem Abszissenpunkt χ ein Potentialzustand vorhanden, der zu dem Wert der Korrelationsfunktion proportional ist. In der gesamten.. Wechselwirkungszone erhält man die Werte der Korrelationsfunktionen, die zwischen C (- -TjT-) und C {-j—) liegen und durch den Faktor cos kx räumlich moduliert sind.At the end of the non-linear interaction, there is thus a potential state at an abscissa point χ which is proportional to the value of the correlation function. The values of the correlation functions which lie between C (- -TjT-) and C {-j-) and are spatially modulated by the factor cos kx are obtained in the entire .. interaction zone.
Dieser Potentialzustand, der die Korrelationsfunktion C darstellt, wird auf dem Substrat 1 durch die Schicht 4 gespeichert, von der oben gesagt worden ist, daß sie symbolisch alle bekannten Einrichtungen zum Fixieren des Oberflächenpotentialzustands des Substrats 1 darstellt» Diese Einrichtungen sind beispielsweise in den oben genannten deutschen Patentanmeldungen angegeben und können aus der Modifizierung entweder der Oberflächenladung oder der Anzahl von eingefangenen Elektronen eines homogenen Halbleiters oder der gespeicherten Ladungen in pn-tibergängen und zugeordneten Kondensatoren bestehen. Die Schicht 4 ist in Wirklichkeit entweder in das Substrat 1 integriert oder besteht aus zusätzlichen Schich-ten, die im allgemeinen von dem Substrat 1 durch eineThis potential state, which represents the correlation function C, is represented on the substrate 1 by the layer 4 stored, of which it has been said above that symbolically all known devices for fixing the Represents the surface potential state of the substrate 1 » These facilities are specified, for example, in the above-mentioned German patent applications and can from modifying either the surface charge or the number of trapped electrons one homogeneous semiconductors or the stored charges in pn-transitions and associated capacitors. The layer 4 is in reality either integrated into the substrate 1 or consists of additional layers, which generally from the substrate 1 by a
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dünne Luftschicht getrennt sind.a thin layer of air are separated.
Als Beispiel zeigt Fig. 4 eine Ausführungsform der Schicht 4 zum Festhalten der Bereiche, welche die Information darstellen,As an example, Fig. 4 shows an embodiment of the layer 4 to record the areas that represent the information,
Fig. 4 zeigt wieder das Substrat 1, welches durch die Elektroden 2 und 3 bedeckt ist, wobei die Elektrode 3 von dem Substrat durch eine dünne Luftschicht 40 getrennt ist, und eine in ihrer Gesamtheit mit der Bezugszahl 4 bezeichnete Anordnung von Schichten. Fig. 4 again shows the substrate 1, which by the Electrodes 2 and 3 is covered, the electrode 3 being separated from the substrate by a thin layer of air 40 and an arrangement of layers designated in its entirety by the reference number 4.
Das Substrat 1 besteht aus einem piezoelektrischen Material, wie beispielsweise Lithiumniobat LiNbO-, oder Blei-Zirkonat-Titanat PZT. Der Zwischenraum 40 hat die Aufgabe, die Schichten 4 von dem Substrat 1 zu trennen, damit sich die elastischen Wellen an der Oberfläche des Substrats frei ausbreiten können.The substrate 1 consists of a piezoelectric material such as lithium niobate LiNbO-, or lead-zirconate-titanate PZT. The intermediate space 40 has the task of separating the layers 4 from the substrate 1 so that the elastic waves can propagate freely on the surface of the substrate.
Die Schichtanordnung 4 besteht nacheinander und nach außen hin aus: einer Siliciumoxidschicht 41; einer Schicht aus Silicium oder aus einem amorphen Halbleiter; einer metallischen Elektrode 43, die über einen Anschluß 45 mit einem Vorspannungspotential (nicht dargestellt) verbunden ist; und einer Isolierschicht 44.The layer arrangement 4 consists successively and outwardly of: a silicon oxide layer 41; one layer made of silicon or an amorphous semiconductor; a metallic electrode 43, which has a connection 45 with a bias potential (not shown) is connected; and an insulating layer 44.
Zum Speichern der Bereiche wird, wenn die Siliciumschicht 42 N-leitend ist, die Elektrode 43 auf ein positives Potential gebracht; es wird dann eine Verarmung an Majoritätsladungs trag er η in der Siliciumschicht 42 erzeugt. Es existiert eine gewisse Schwellenpotentialdifferenz zwischen den beiden Seiten des Dielektrikums 41, oberhalb welcher Minoritätsladungsträger (in diesem Beispiel positive Minoritätsladungsträger) in der Siliciumschicht 42 sich an der Grenzfläche 41-42 ansammeln. Diese Erscheinung wird zum Speichern der Bereiche ausgenutzt, indem dieTo store the regions, if the silicon layer 42 is N-conductive, the electrode 43 is at a positive potential brought; a depletion of the majority charge η is then generated in the silicon layer 42. It there is a certain threshold potential difference between the two sides of the dielectric 41, above which minority charge carriers (in this example positive minority charge carriers) in the silicon layer 42 accumulate at the interface 41-42. This phenomenon is used to save the areas by using the
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Elektrode 43 derart (positiv) vorgespannt wird, daß, wenn die Oberfläche des Substrats 1 auf einem gleichmäßigen Potential ist, sie gerade unter das Schwellenpotential gebracht wird. Wenn die Verteilung des Potentials an der Oberfläche des Substrats 1 ein positives Gebiet darstellt, bleibt die Potentialdifferenz zwischen den beiden Seiten der Schicht 41 unterhalb des Schwellenwertes und es erfolgt keine Besetzungsänderung der Ladungsträger. Dagegen wird angesichts eines negativen Gebietes die Potentialdifferenz zwischen den beiden Seiten der Schicht 41 größer als der Schwellenwert und es findet eine Ansammlung von (positiven) Minoritätsladungsträgern an der Grenzfläche 41-42 statt, die das (negative) Potential des betreffenden Gebietes und, allgemeiner, die Verteilung des Potentials an der Oberfläche des Substrats 1 fixiert, das auf diese Weise nach der Beendigung der nichtlinearen Wechselwirkung, von der sie erzeugt worden ist, fortbesteht.Electrode 43 is biased (positive) such that if the surface of the substrate 1 is at a uniform potential, it is just below the threshold potential is brought. If the distribution of the potential on the surface of the substrate 1 represents a positive area, the potential difference between the two sides of the layer 41 remains below the threshold value and there is no change in occupation of the charge carriers. Against this, in the face of a negative area the potential difference between the two sides of the layer 41 is greater than the threshold value and it finds an accumulation of (positive) minority charge carriers takes place at the interface 41-42, which represents the (negative) potential of the area concerned and, more generally, the distribution of the potential on the surface of the substrate 1 fixed that this way after the termination of the nonlinear interaction from which it is generated has been, persists.
Entsprechend einer Abwandlung des Systems, wobei-immer noch die Speicherungsphase betrachtet wird, kann zur selben Zeit wie der Wandler 5 durch das Signal S der Wandler 6 durch ein Signal U erregt werden, welches dann eine elastische Welle folgender Form erzeugt:According to a modification of the system, where-always nor the storage phase is considered, can be excited at the same time as the converter 5 by the signal S of the converter 6 by a signal U, which then a generated elastic wave of the following form:
U = D (t + ^) ♦ cos ( Ut + kx)U = D (t + ^) ♦ cos (Ut + kx)
Das gespeicherte Signal wird dann sein;The stored signal will then be;
Q2 (x) = I / A (t - ^) . D (t + ^) . dt J . cos 2 kxQ 2 (x) = I / A (t - ^). D (t + ^). German J. cos 2 kx
2x2x
das heißt die Korrelation C (—) der beiden Signale S und U, die zwar noch immer durch den Faktor cos 2 kx räumlich moduliert, aber um einen Faktor 2 in bezug auf den vorhergehenden Fall komprimiert sind.that is, the correlation C (-) of the two signals S and U, which is still spatially modulated by the factor cos 2 kx, but by a factor of 2 in relation to the previous one Case are compressed.
In den beiden Fällen werden somit erzielt:In both cases the following is achieved:
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- die Korrelation von zwei Signalen, beispielsweise von einem bekannten Signal (T oder U) mit einem unbekannten Signal S;the correlation of two signals, for example a known signal (T or U) with an unknown one Signal S;
- die Speicherung nicht allein des Anfangssignals S, sondern auch eines codierten Signals Q, welches beispielsweise die Fourier-Transformierte des Anfangssignals S sein kann, wenn das Signal T ein linear frequenzmoduliertes Signal ist, wie etwa das in Fig. 5 dargestellte Signal: es handelt sich um ein Signal, dessen Frequenz linear von- The storage not only of the initial signal S, but also of a coded signal Q, which for example can be the Fourier transform of the initial signal S if the signal T is a linear frequency modulated signal is, such as the signal shown in Fig. 5: it is a signal whose frequency is linear from
einem Minimum f in einem Zeitpunkt t bis zu einem Maxim ^oa minimum f at a point in time t up to a maxim ^ o
mum f in einem Zeitpunkt t* ansteigt, wobei die Amplitude durch das Signal B moduliert ist.mum f increases at a point in time t * , the amplitude being modulated by the signal B.
Für die Lesephase wird entweder eine elastische oder eine elektromagnetische Welle angeregt, die mit dem gespeicherten Signal Q in Wechselwirkung tritt, um eine andere elektromagnetische oder elastische Welle zu bilden, die gelesen werden kann.Either an elastic or an electromagnetic phase is used for the reading phase Excited wave that interacts with the stored signal Q to form another electromagnetic wave or to form elastic wave that can be read.
Gemäß einer ersten Variante wird mit Hilfe eines der Wandler 5 oder 6 eine elastische Welle erzeugt, welche dieselbe Kreisfrequenz hat wie die, die der räumlichen Modulation des gespeicherten Signals entspricht. Wenn das .gespeicherte Signal das Signal Q1 ist, hat die für das Lesen benutzte elastische Welle folgende Form:According to a first variant, with the aid of one of the transducers 5 or 6, an elastic wave is generated which has the same angular frequency as that which corresponds to the spatial modulation of the stored signal. If the stored signal is the signal Q 1 , the elastic wave used for reading has the following form:
J1 = R (t - ^) . cos («t - kx)J 1 = R (t - ^). cos («t - kx)
und, je nach dem, ob das Signal dem Wandler 6 oder 5 zugeführt wird, erhält man das Vorzeichen Plus bzw. das Vorzeichen Minus.and, depending on whether the signal is fed to converter 6 or 5, the sign plus or the sign is obtained Minus.
Die nichtlineare Wechselwirkung der Signale J1 und Q1 ergibt folgendes Signal L1:The non-linear interaction of the signals J 1 and Q 1 results in the following signal L 1 :
1 = [ f C φ . R (t £ S) . dx j .- 1 = [ f C φ. R (t £ S). dx j .-
COSCOS
indem für das Phasenglied dasjenige beibehalten wird, das, entsprechend dem Wandler zur Aussendung des Signals J, ent-by maintaining that for the phase element that corresponds to the converter for emitting the signal J,
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? B 4 9 9 2 O? B 4 9 9 2 O
weder der Differenz oder der Summe entspricht.equals neither the difference nor the sum.
Das Signal L1, das an den Klemmen der Elektroden 2 und 3 verfügbar ist, stellt - moduliert durch das Glied cos cot entweder eine Korrelation oder eine Faltung der Signale C und R dar, gemäß dem Vorzeichen des Signals R.The signal L 1 , which is available at the terminals of the electrodes 2 and 3, is - modulated by the term cos cot - either a correlation or a convolution of the signals C and R, according to the sign of the signal R.
2x2x
Wenn das gespeicherte Signal das Signal Q2 (x) = C (——) . cos 2kxIf the stored signal has the signal Q 2 (x) = C (--—). cos 2kx
ist, hat die für das Lesen benutzte elastische Welle folgende Form:the elastic wave used for reading has the following form:
J2 = R (t - ~) . cos (2«t-2kx).J 2 = R (t - ~). cos (2 «t-2kx).
Die nichtlineare Wechselwirkung der Signale J~ und Q„ ergibt das folgende Signal L3:The non-linear interaction of the signals J ~ and Q "results in the following signal L 3 :
L2 = Γ J C (-^f) . R (t - -^) . dx J . cos 2 wtL 2 = Γ J C (- ^ f). R (t - - ^). dx J. cos 2 wt
das dem Signal L1 analog ist, bis auf die Kompression um einen Faktor 2.which is analogous to the signal L 1 , except for the compression by a factor of 2.
Gemäß einer zweiten Variante erzeugt man mittels der Elektroden 2 und 3 eine elektromagnetische Welle, welche die
Kreisfrequenz hat, die der räumlichen Modulation des gespeicherten Signals Q entspricht. Man hat somit in analoger
Weise eine elektromagnetische Welle K1 für das Lesen. Wenn
das gespeicherte Signal das Signal
Q1 = C (—) . cos kx ist, gilt:According to a second variant, the electrodes 2 and 3 generate an electromagnetic wave which has the angular frequency that corresponds to the spatial modulation of the stored signal Q. In an analogous manner, one thus has an electromagnetic wave K 1 for reading. When the stored signal is the signal
Q 1 = C (-). cos kx, the following applies:
K1 = P (t) . cos ω tK 1 = P (t). cos ω t
Die Wechselwirkung dieser Signale ergibt ein Signal M1 in cos (cot - kx), das an einem der Wandler 5 oder 6 verfügbar ist.The interaction of these signals results in a signal M 1 in cos (cot - kx), which is available at one of the transducers 5 or 6.
Wenn das gespeicherte Signal das SignalWhen the stored signal is the signal
2x
Q2 — C (tt~) · cos 2 kx ist, erzeugt man für das Lesen eine
elektromagnetische Welle K2 = P(t) . cos 2 ctft, dessen2x
Q 2 - C (tt ~) · cos 2 kx, an electromagnetic wave K 2 = P (t) is generated for reading. cos 2 ctft, whose
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nichtlineare Wechselwirkung mit dem Signal Q0 ein Signal M2 in cos (2 ω t - 2kx) ergibt, das an einem der Wandler 6 oder 5 verfügbar und dem Signal M1 analog ist, bis auf den Kompressxonsfaktor.Nonlinear interaction with the signal Q 0 results in a signal M 2 in cos (2 ω t − 2kx), which is available at one of the transducers 6 or 5 and is analogous to the signal M 1 , except for the compression factor.
Es ist zu bemerken, daß bei diesen beiden Varianten die für ein gegebenes gespeichertes Signal Q erhaltenen Signale L oder M identisch sind.It should be noted that in these two variants the signals obtained for a given stored signal Q. L or M are identical.
An den für das Ausgangssignal erhaltenen Ausdrücken sieht man, daß die Vorrichtung verschiedene Verarbeitungen entsprechend der Art, der Dauer und der Form der Signale S, T oder U, und J erlaubt, die ihr zugeführt werden.Look at the expressions obtained for the output signal that the device perform various processings according to the type, duration and shape of the signals S, T or U, and J allowed to be fed to it.
Insbesondere, wenn das Signal J1 (t) das konjugierte Signal des Signals T (- t) ist, das heißt wenn das Signal T die Impulsantwort des dem Signal J1 angepaßten Filters ist, so daß geschrieben werden kann J1 (t) = T (+ t), erreicht man die Wiederherstellung des Signals S, und zwar mit einem guten Wirkungsgrad, denn bei der Verarbeitung wird eine Integration auf der gesamten Wechselwirkungszone ausgeführt, in dem zweiten Fall, wenn J2 (t) das konjugierte Signal des zeitlich um einen Faktor Zwei komprimierten Signals U ist, das heißt J2 (t) = U (-2t), erhält man unter denselben Bedingungen die Wiederherstellung des Signals S. Die Signale J, T und U können beispielsweise linear frequenzmodulierte Impulse sein.In particular, if the signal J 1 (t) is the conjugate signal of the signal T (- t), that is, if the signal T is the impulse response of the filter matched to the signal J 1 , so that J 1 (t) = can be written T (+ t), the restoration of the signal S is achieved with good efficiency, since the processing is carried out on the entire interaction zone, in the second case when J 2 (t) is the conjugate signal of the If the signal U is compressed by a factor of two, i.e. J 2 (t) = U (-2t), the restoration of the signal S is obtained under the same conditions. The signals J, T and U can be, for example, linearly frequency-modulated pulses.
Bei einer dritten Variante der Lesephase erzeugt man zwei Wellen (elastische oder elektromagnetische), deren Kreisfrequenzen von der verschieden sind, die der räumlichen Modulation des gespeicherten Signals Q entspricht, was die Gewinnung eines Ausgangssignals erlaubt, dessen Trägerfrequenz von der der zum Schreiben benutzten Signale verschieden ist. Zu diesem Zweck benutzt man die in Fig. 6In a third variant of the reading phase, two waves (elastic or electromagnetic) are generated, their circular frequencies are different from that corresponding to the spatial modulation of the stored signal Q, what allows an output signal to be obtained whose carrier frequency differs from that of the signals used for writing is. For this purpose, one uses the one shown in FIG. 6
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dargestellte Struktur, die sich von der von Fig. 1 nur durch die Hinzufügung von zwei elektromechanischen Wandlern 7 und 8 an den äußeren Enden des Substrats 1 neben den Wandlern 5 bzw. 6 unterscheidet. Diese Wandler 7 und 8 haben somit eine Teilung, die von der der Wandler 5 und 6 verschieden ist.The structure shown differs from that of FIG. 1 only by the addition of two electromechanical transducers 7 and 8 at the outer ends of the substrate 1 next to the transducers 5 and 6, respectively. This converter 7 and 8 thus have a pitch that is different from that of transducers 5 and 6.
Beispielsweise werden zwei elastische Wellen für das Lesen entweder von den Wandlern 5 und 6 oder in derselben Richtung von den Wandlern 7 und 5 ausgesandt.For example, two elastic waves are used for the Read sent either from transducers 5 and 6 or from transducers 7 and 5 in the same direction.
Sie haben folgende Form:They have the following form:
Wenn die Kreisfrequenzen OJ., und (^ die Gleichheit der Wellenzahlen erfüllen, das heißt:If the angular frequencies OJ., And (^ satisfy the equality of the wave numbers, that is:
- k2 = - k oder -2k, - k 2 = - k or -2k,
so liefert die Wechselwirkung ein Signal folgender Form:so the interaction delivers a signal of the following form:
/c φ . D1 (t - £) . D2 (t - ^) dx I . cos (O1 -.«/ c φ. D 1 (t - £). D 2 (t - ^) dx I. cos (O 1 -. «
das an den Elektroden 2 und 3 abgenommen werden kann. Entsprechend der Art, der Dauer und der Form der Signale N1 und N2 erreicht man verschiedene Verarbeitungen. Insbesondere, wenn die Amplitude D- konstant ist und wenn die Amplitude D2 ein kurzer Rechteckimpuls ist, so hat das Ausgangssignal als Amplitude die Korrelationsfunktion C (—) . Wenn die beiden Signale N1 und N9 konstante Amplituden D1 und D2 haben, erhält man folgendes Ausgangssignal which can be removed from electrodes 2 and 3. Various processing is achieved according to the type, duration and shape of the signals N 1 and N 2. In particular, if the amplitude D- is constant and if the amplitude D 2 is a short rectangular pulse, the output signal has the correlation function C (-) as the amplitude. If the two signals N 1 and N 9 have constant amplitudes D 1 and D2, the following output signal is obtained
C (?) . dxC (?). dx
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Schließlich, wenn die Amplitude D1 konstant und die Amplitude D2 die konjugierte Amplitude der Amplitude B des Schreibsignals T ist, erhält man an dem Ausgang die Wiederherstellung der Amplitude A des Anfangssignals S.Finally, if the amplitude D 1 is constant and the amplitude D 2 is the conjugate amplitude of the amplitude B of the write signal T, the restoration of the amplitude A of the initial signal S is obtained at the output.
Fig. 7 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Elektroden 2 und 3 von Fig. 1, die beispielsweise eine Änderung der Frequenz zwischen dem Eingangssignal S und dem Ausgangssignal oder einen Filtervorgang möglich macht.FIG. 7 illustrates another embodiment of the electrodes 2 and 3 of FIG. 1, for example, a Changing the frequency between the input signal S and the output signal or a filtering process makes possible.
Fig. 7 zeigt wieder das Substrat 1 und die Wandler 5 und 6 an den Enden des Substrats. Die Funktion der Elektroden 2 und 3 von Fig. 1 wird hier durch zwei Kämme 20 und 30 realisiert, die interdigital angeordnet sind, eine Teilung ρ haben und in der Mitte des Substrats 1 parallel zu den Wandlern 5 und 6 angeordnet sind, wobei die Kämme 20 und 30 mit dem Generator 9 verbunden sind. Die Kämme 20 und 30 können bei dieser Ausführungsform direkt auf dem Substrat 1 angeordnet sein.Fig. 7 again shows the substrate 1 and the transducers 5 and 6 at the ends of the substrate. The function of the electrodes 2 and 3 of FIG. 1 is realized here by two combs 20 and 30 which are arranged interdigitally, one Have pitch ρ and are arranged in the center of the substrate 1 parallel to the transducers 5 and 6, the combs 20 and 30 are connected to the generator 9. The combs 20 and 30 can in this embodiment directly be arranged on the substrate 1.
Wie zuvor, sorgt man für die Wechselwirkung der beispielsweise von dem Wandler 5 ausgesandten und das Signal S darstellenden elastischen Oberflächenwelle (to, k) mit der elektromagnetischen Welle, die das an die Kämme 20 und 30 angelegte Signal T darstellt und durch eine Wellenzahl gekennzeichnet ist, die gegenüber k nicht mehr vernachlässigbar ist, sondern gleich — ist, wobei ρ die Teilung der Kämme 20 und 30 bezeichnet. Die Wechselwirkung hat die Erzeugung eines zeitunabhängigen Potential-As before, the interaction of the signals emitted, for example, by the transducer 5 and representing the signal S is ensured elastic surface wave (to, k) with the electromagnetic wave that is transmitted to the combs 20 and 30 represents the applied signal T and is characterized by a wave number which is no longer negligible compared to k is, but is equal to -, where ρ denotes the pitch of the ridges 20 and 30. The interaction has the generation of a time-independent potential
+ 2tt+ 2tt
bereiches zur Folge, der durch (o, k - -^) gekennzeichnet ist und den man auf dem Substrat speichert.area, which is marked by (o, k - - ^) and which is stored on the substrate.
Man sorgt für eine zweite Wechselwirkung zwischen diesem Bereich und einer elastischen Oberflächenwelle (CO1, k1) der Kreisfrequenz co- und der Wellenzahl k-, wobei k- = —— gilt und wobei ν die AusbreitungsgeschwindigkeitA second interaction is provided between this area and an elastic surface wave (CO 1 , k 1 ) of the angular frequency co- and the wave number k-, where k- = —— and where ν is the speed of propagation
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7 549977 54997
der elastischen Wellen an der Oberfläche des Substrats ist. Diese zweite Wechselwirkung hat die Erzeugung einer elastischen Welle der Form (<*?.., k., - k - —— zur Folge,of elastic waves on the surface of the substrate. This second interaction has the creation of a elastic wave of the form (<*? .., k., - k - --— result,
ι ι ρι ι ρ
die nur dann fortschreitend ist, wenn für die Wellenzahl K = k1 ί k -^- gilt: K = —-, in welchem Fall man an einem der Wandler ein Signal erhält, dessen Kreisfrequenz modifiziert und gleich der Kreisfrequenz CO.. der elastischen Lesewelle geworden ist.which is only progressive if for the wave number K = k 1 ί k - ^ - applies: K = -, in which case one receives a signal at one of the transducers whose angular frequency is modified and equal to the angular frequency CO .. the elastic Has become a wave of readings.
Das System nach der Erfindung kann insbesondere bei der Herstellung von Rechnern verwendet werden, in denen die Operationen durch Verarbeitung von elastischen Wellen ausgeführt werden.The system according to the invention can be used in particular in the manufacture of computers in which the Operations are carried out by processing elastic waves.
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