Портал | Содержание | О нас | Авторам | Новости | Первая десятка | Дискуссионный клуб | Чат Научный форум --> Первая десятка "Русского переплета" Темы дня:

Президенту Путину о создании Института Истории Русского Народа. |Нас посетило 40 млн. человек | Чем занимались русские 4000 лет назад?

| Кому давать гранты или сколько в России молодых ученых?

Акустоэлектронные методы в ряде случаев позволяют осуществлять эти операции более простым и рациональным способом.
В устройствах А. используются УЗ-волны В Ч-диапазона и гиперзвуковые волны (от 10 МГц до 10 ГГц), как объемные (продольные и сдвиговые), так и поверхностные. Осн. преимуществом поверхностных акустических волн. (ПАВ) является доступность волнового фронта, что позволяет снимать сигнал и управлять распространением волны в любых точках звукопровода, а также управлять характеристиками устройств; поэтому большинство устройств выполняется на ПАВ.
Общие параметры устройств А.: рабочая частота /, полоса частот Д/, полные вносимые потери В и время обработки сигнала т. Значения / и Д/ определяются в осн. характеристиками электроакустич. преобразователей, т ≈ размерами звукопровода и скоростью звука в н╦м, а В ≈ потерями на двойное преобразование, отражение и поглощение звука. Важным параметром устройств А. является информац. емкость, определяемая как тД/,
По физ. принципам, лежащим в основе работы, и по назначению акустоэлектроннъте устройства можно разделить на пассивные линейные устройства, в к-рых производится линейное преобразование сигнала (линии задержки, фильтры и др.), активные линейные устройства (усилители и генераторы сигналов) и нелинейные устройства, где происходят генерация, модуляция, перемножение и др. преобразования сигналов.
Элементы акустоэлектроники. Всякое акустоэлект-ронное устройство состоит из простейших элементов ≈ электроакустических преобразователей И звукопроводов. Кроме того, применяются отражатели, резонаторы, многополосковые электродные структуры, акустич. волноводы, концентраторы энергии и фокусирующие устройства, а также активные, нелинейные и управляющие элементы.
Для возбуждения и при╦ма объ╦мных волн в А. используются пьезоэлектрические преобразователи', пьезоэлектрич. пластинки (на частотах до 100 МГц), пьезополупроводниковые преобразователи с запирающим или диффузионным слоем (в диапазоне частот 50≈300 МГц), пл╦ночные преобразователи (на частотах выше 100 МГц). Гиперзвуковые волны часто возбуждаются с поверхности лъезоэлектрич. звукопровода, торец к-рого для этих целей помещают в зазор СВЧ-резонатора или замедляющую СВЧ-систему. Для возбуждения и при╦ма ПАВ используются гл. обр, встречно-штыревые преобразователи (рис. 1, а), представляющие собой периодич. структуру металлич. электродов, нанес╦нных на пьезоэлектрич, кристалл.
В качестве звукопроводов для устройств А. применяются монокристаллы диэлектриков, пьезоэлсктри-
272
тановленные перпендикулярно или наклонно к падающей волне. Интерференция ПАВ от большого числа отражателен позволяет получить высокий коэф. отражения Д*отр ^в узкой полосе частот, так, при 100 полосках -й*огр достигает 98% в узкой полосе с центр. частотой /o=c_n/d, где с_п ≈ скорость ПАВ,
Отражение объ╦мных акустич. волн от граней кристаллов позволяет создавать пьезокристаллич. монолитные или пл╦ночные резонаторы. Наиб, широко используются кварцевые резонаторы в диапазоне частот 0,5≈30 МГц, их добротность достигает 10⁶. Напылением тонких эпитаксиалъных пьезоэлектрич. пл╦нок CdS, ZnO или AIN на диэлектрич. подложку создают резонаторы на частоты до 10 ГГц.
Системы отражателей для ПАВ позволяют создавать резонаторы с добротностью ~10^б и низкими вносимыми потерями (~5 дБ) в диапазоне частот 30≈ 1000 МГц. В этом случае между отражателями 2 (рис. 2) созда╦тся стоячая поверхностная волна, к-рая возбуждается и принимается преобразователем _/. Добротность такого резонатора определяется коэф, отражения ПАВ от отражателей и е╦ поглощением в звуко-проводе.
1 3 4

	о-р-	1- YHtH	J I \\\\\\\\\\\\ ___о	/	т	he	-г
		Я	т..			1-е	-'

Рис. i. Элементы акустоолект-роники; а ≈ встреч но-штыревой преобразователь ПАВ; б ≈ металлическая отражающая реш╦тка; в ≈ система отражающих канавой.
JJL
Рис. 2. Резонансная структура на ПАВ с одним преобразователем: J ≈ преобразователь; 2 ≈ система отражателей (металлические электроды или канавки).
ков, полупроводников ≈ в зависимости от назначения и характеристик устройства (кварц, сапфир, нио-бат лития и др.). Для изменения направления распространения акустич. пучка в УЗ-линиях задержки и др. устройствах применяются отражатели: для объ╦мных волн ≈ хорошо отполированные свободные плоские поверхности звукопровода, для ПАВ ≈ реш╦тки с периодом d из металлич. или диэлсктрич. полосок или канавок в звукопроводе (рис. 1, £, в), ус-
Рис. 3. Многоэлектродные структуры для ПАВ: о ≈ направленный «тветБитсль; б ≈ отражатель; J≈входной преобразователь; 2 ≈ выходной преобразователь; 3 ≈ многоэлектроднан структура, переводящая волну из канала I в канал II; 4 ≈ многоэлектродная структура ≈отражатель.
Разновидностью отражателей для ПАВ являются многополосковые электродные структуры (МЭС), состоящие из однородной незамкнутой периодич. системы металлич. подосок {рмс. 3), расположенных перпендикулярно направлению распространения ПАВ. В МЭС падающая волна занимает лишь половину их апертуры (канал I). При достаточной длине МЭС это приводят к тому, что волна, распространяющаяся в канале I, возбуждает связанную с ней моду колебании в канале II, чем достигается направленное ответвление волны. МЭС позволяют создавать направленные ответвители ПАВ, расширять и сжимать пучки ПАВ, изменять траектории пучков, создавать эфф. отражатели ПАВ, однонаправленные преобразователи и т. д.
Частным случаем звукопроводов являются волноводы акустические. На объ╦мных волнах они представляют собой полоски, ленты или проволоку, в к-рых возбуждаются определ╦нные нормальные моды. Такие волноводы служат в качестве линий задержки на большие времена или в качестве дисперсионных линий задержки, если волноводы возбуждаются на модах, обладающих заметной дисперсией. В случае ПАВ волноводы представляют собой металлич. или диэлект-рич. полоски (рис. 4) определ, размеров и Сечений. Волноводы служат для канализации энергии ПАВ, изменения их направления распространения, увеличения времени задержки и т. д.
Концентраторы ≈ звукопроводы переменного сечения, к-рыс служат для увеличения плотности энергии УЗ-волн и для ввода энергии в акустич. волноводы. Для ПАВ ≈ это металлич. или диэлектрич. полоска переменного сечения (рис, 5).
В качестве активных элементов А. используются пьезополупроводниковые монокристаллы, пьезополупроводниковые пл╦нки или слоистые структуры пьезоэлектрик ≈ полупроводник. В активных
X
о
о.
£ ш
с; *п
О и
53
") }