SU836775A1 - Гиперзвукова лини задержки - Google Patents

Description

(54) ГИПЕРЗВУКОВАЯ ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИ

I

Изобретение относитс  к области радиотехники СВЧ, а именно к гиперзвуковьщ лини м задержки электромагнитных СВЧ сигналов, принцип действи  которых осйован на использовании электроакустического преобразовател  СВЧ электромагнитного сигнала в гиперзвуковой сигнал, и может найти применение в навигационной аппаратуре, приборах и лабораторных установка;, в которых требуютс  задержки СВЧ электромагнитных сигналов, например при изучении процессов, св занных с распространением гиперзвуковых волн.

Известна гиперзвукова  лини  задержки 1, содержаща  монокристаллический звукопровод из пьезоэлектрического материала , согласующие цепи в виде тороидальных резонаторов и линии передачи.

Недостатком указанного устройства  вл ютс  больщие потери взаимного преобразовани  электромагнитных акустических волн, обусловленные малой величиной фактора заполнени  пьезоэлектрическим преобразователем объема, в котором сконцентрировано электрическое поле СВЧ, и узкой полосой рабочих частот, свойственные объемным резонаторам.

Известна также гиперзвукова  лини  задержки 2, в которой дл  взаимного преобразовани  гиперзвуковых и электромагнитных волн используют тонкопленочный преобразователь на основе Cdj. Дл  согласовани  такого пьезоэлектрического преобразовател  в диапазоне СВЧ обычно используют четвертьволновые ступенчатые трансформаторы .

Недостатком указанного устройства  вл ютс  больщие потери мощности сигнала за счет дифракционной расходимости гиперзвукового пучка. Большие потери мощности задержанного сигнала при заданных мощност х входного сигнала ограничивают максимальную величину задержки.

Кроме того, недостатками этого устройства  вл ютс  ложные сигналы, которые по вл ютс  на входе и выходе гиперзвуковой Линии задержки, .через врем , кратное времени прохождени  гиперзвуковой волны между плоскопараллельными торцами звукопровода , а также то, что указанные конструкции не обеспечивают вентильных свойств гиперзвуковых линий задержки.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  гиперзвукова  лини  задержки 3, -содержаща  монокристаллический звукопровод с размещенными ,на его торцах входным и выходным преобразовател ми, входное и выходное согласующие устройства и линии передачи.

Недостатком известной ультразвуковой линии задержки  вл ютс  ложные сигналы, которые по вл ютс  в линии передачи через врем , равное удвоенному времени распространени  гиперзвуковой волны между торцами звукопровода. Кроме того, увеличение диаметра выходного преобразовател  на сверхвысоких частотах приводит к тому, что на сверхвысоких частотах значительно возрастает емкость пьезоэлектрических преобразователей , которые выполн ют в виде тонкой пленки ZnO или Cd:j, размещенной между металлическими электродами, нанесенными методом вакуумного напылени  на один из плоскопараллельных торцов звукопровода . С возрастанием емкости уменьшаетс  входное сопротивление и лини  передачи оказываетс  рассогласованной.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности подавлени  ложных сигналов и улучшение согласовани  с лини ми передачи.

Цель достигаетс  тем, что входной преобразователь выполнен в виде концентрически расположенных вокруг, центрального электрода кольцевых излучателей, соединенных последовательно, причем центральный электрод входного преобразовател  соединен с центральным электродом согласующего устройства, второй электрод входного согласующего устройства соединен с кольцевым электродом наибольшего радиуса, а размеры кольцевых и центрального электродов определ ютс  по формулам

КвнутР. / 8нешн. где Л -длина гиперзвуковой волны;оС-рассто ние до области фокусировки;

п 1, 3, 5, 7 - ... или 0,2,4,6,8... На фиг. 1 изображена предлагаема  лини  задержки; на фиг. 2 - пьезоэлектрический преобразователь, нанесенный на торец монокристаллического звукопровода.

Гиперзвукова  лини  задержки содержит линию 1 передачи, переход щую во входное согласующее устройство. Входное согласующее устройство состоит из отрезка 2 Ц-образного волновода, к торцу которого подключен щтырь 3, образующий с верхней крыщкой 4 отрезок коаксиальной линии. Острие штыр  3 и поверхность крышки 4 расположены в одной плоскости и обработаны с оптической точностью. На эту плоскость одним из плоскопараллельных торцов установлен монокристаллический звукопровод 5, изготовленный из . Его плоскопараллельные торцы отработаны с оптической точностью. На один торец звукопровода 5 методом вакуумного напылени  нанесен пьезоэлектрический преобразователь (фиг. 2).

Цьезоэлектрический преобразователь представл ет собой кольцевые металлические электроды 6, расположенные концентрично вокруг центрального электрода 7. Размеры кольцевых металлических электродов 6 и

центрального электрода 7 наход т из соотношений

Лвнуг/о. /7iJ Квнешн. - l(n+1)j ,. где Л - длина гиперзвуковой волны;

«С-рассто ние.до областифокусировки; rt 1,3,5,7... или 2,4,6,8... Промежутки между электродами заполнены пьезоэлектриком 8, в качестве которого используют тонкие пленки ZnO и CdS и образуют с ними ко/ ьцевые излучатели.

Центральный электрод 7 пьезоэлектрического преобразовател  электрически .соединен со штырем 3 согласующего устройства, а крайний кольцевой электрод 6 (кольцевой электрод с наибольшим диаметром) соединен с крыщкой 4. На второй торец звукопровода 5 нанесен выходной пьезоэлектрический преобразователь, который состоит из. металлического электрода 9 (подсло ), на который нанесена пленка 10 пьезоэлект-рика (ZnO или Cdd). На пленку пьезоэлект5 рика нанос т второй металлический электрод 11. Выходной пьезоэлектрический преобразователь подключен к согласующему устройству, например, типа «резонансный зазор. К торцу звукопровода 5 приставлено верхней крыщкой 12 согласующее устройство штырь 13 которого соединен с металлическим электродом 11, а электрод 9 через пленку 10 пьезоэлектрика соединен с крышкой 12 согласующего устройства. Согласующее устройство соединено с линией 14 передачи.

5 Предложенна  гиперзвукова  лини  задержки работает следующим образом.

Электромагнитный СВЧ сигнал по волноводной линии передачи поступает на согласующее устройство. На контактных электродах согласующего устройства, которыми

 вл ютс  штырь 3 и верхн   крыщка 4, выдел етс  электрическа  составл юща  электромагнитного СВЧ сигнала. Пьезоэлектрическим преобразователем СВЧ электромагнитный сигнал преобразуетс  в гипер5 звуковую волну. Излучател ми гиперзвуковых волн  вл ютс  промежуточные зоны между кольцевыми металлическими электродами 6 и 7, заполненные пьезоэлектрической пленкой 10. Все излучатели пьезоэлектрического преобразовател  оказывают0 с  соединены последовательно. При таком расположении и размерах преобразователь . формирует фронт волны, который позвол ет на рассто нии JC, пройденном гиперзвуковым лучом, произвести его фокусировку. Это рассто ние может быть выбрано как при однократном попадании гиперзвукового луча на противоположный конец звукопровода 5, так и в случае его многократных отражений. Гиперзвукова  волна, распростран  сь от

торца с входным пьезоэлектрическим преобразователем и пройд  рассто ние iC, попадает на торец звукопровода 5 с выходным пьезоэлектрическим преобразователем. Преобразование гиперзвуковой волны в электромагнитный СВЧ сигнал происходит в области перекрыти  электродов 9 и 11. Если выходной преобразователь расположить точно на рассто нии «б от входного преобразовател , то область перекрытц  выходного преобразовател  можно сделать точечной (стрем щейс  « нулю). Смеща  на относительно небольщое рассто ние от значени «б расположение выходного преобразовател , можно увеличить площадь перекрыти  металлических электродов 9 и 11. Тем самым возможно осуществл ть согласование в широком диапазоне волновых сопротивлений. После.преобразовани  гиперзвуковой волны в электромагнитный СВЧ сигнал в линию 14 передачи поступает сигнал, задержанный относительно зондирующего сигнала на врем  распространени  гиперзвука в монокристаллическом звукопроводе 5.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Гиперзвукова  лини  задержки, содержаща  монокристаллический звукопровод

   //

   с размещенными на его торцах входным и выходным, преобразовател ми, входное и выходное согласующие устройства и линии передачи, отличающа с  тем, что, с целью повышени  эффективности подавлени  ложных сигналов и улучшени  согласовани , входной . преобразователь выполнен в виде концентрически расположенных вокруг цент рального электрода кольцевых излучателей, соединенных последовательно, причем центральный электрод входного преобразовател  соединен с це,нтральным электродом согласующего устройства, второй электрод входного согласующего устройства соединен с кольцевым электродом наибольшего радиуса, а размеры кольцевых и центрального электродов определ ютс  по формулам;

   / внутр. VrtJl J

   RBHEUIH. (Г1Ч)Л ,

   где jt - длина гиперзвуковой волны;

   С-рассто ние до области фокусировки; /г 1,3,5,7... или 0,5,4,6,8... Источники информации, прин тые .во внимание при экспертизе 1. «Physical Review Letters, № 2, 1959, p. 83, p. 298..
2. 2. «Microwaves, № 10, 1968. p.. 55 - 63.3 . Авторское свидетельство СССР № 321936, кл. Н ОЗН. 159, 1972 (прототип).

   (И//./

   .2