Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами (1985) (1151877), страница 77
Текст из файла (страница 77)
На каждом электроде электрическое поле меняет знак. Поэтому на частотах, для которых длина периода решетки Х равна нечетному числу длин волн, ПАВ излучаются в обоих направлениях по поверхности звукопровода. Прием ПАВ, а также и съем ПАВ с промежуточных отводов осуществляется с помощью аналогичных ВШП. Например, на рис. 21ЗВ схематично изображен согласованный фильтр на 'МЛЗ ПАВ, предназначенный для обработки инверсного сигнала Баркера с А1=5.
Фазирование обеспечивается кодированным присоединением ВШП отводов к выходным шинам с помощью проволочных соединений. ВШП возбуждает не только ПАВ, но и объемные волны 11301. Формирование объемных волн приводит к дополнительным потерям, к изменению характера излучения ПАВ, к искажениям сигнала. Отраженные сигналы, искажающие полезный сигнал, возникают из-за отражений объемных волн от нижнего края звукопровода (подложки), а также из-за отражений ПАВ и объемных волн от торцов звукопровода. Для борьбы с отражениями используют поглотители. Как было отмечено, в качестве звукопроводов в МЛЗ ПАВ используются твердые пьезоэлектрики, параметры которых приведены в табл. 21.2.
Чем больше относительная полоса пропускания, т. е. чем больше база ШПС, тем больше потери прн возбуждении и приеме ПАВ. На рис. 21.14 представлены кривые потерь для звукопроводов из различных материалов 1124, 130, 1311. Наименьшие потери у ниобата лития, что согласуется с табл. 21.2.
Т а б л и ц а 21.2. Параметры пьезозлектриков 1130) 3159 3209 3157 3433 3230 1620 5,4 4,5 24 1О 10...15 Кварц Кварц 1НС) Кварц 13Т) Ниобат лития Таиталат лития Гермаиат висмута 358 Рис. 21.14. Зависимость между полосой н затуханием ПАВ 00 '00 Я,60 ва0 'г0 "м 0 1 10 100 0шпааатапапаа шла апа пааааы, 'Й Т а б л и ц а 21.3. Параметры линейных согласоваяных фияьтров на МЛЗ ПАВ для ФМ ШПС 11241 Фильтр г!г~ Фмаьтр 1 ~ о р!и Фяаьтр т' Фзаьтр !! Параметр 40 1 0,2 102 0,1 10,4 0,8 12,5 0,05 2,5 1,6 центральная частота, Мгц Длительность задержки Т, мкс Длительность одиночного импульса те, мкс Чисао импульсов !У (база ШПС) Материал звукопровода 1023 255 13 31 Ниобат лития 20 30 2 80 Кварц 50 ЗО 3 11О Кварц УХ 30 22 2 60 Кварц 50 29 3 30 Кварц ХУ 90 14 1 30 Затухание, дБ Технические боковые пики, дБ Энергетические потери, дБ Динамический диапазон, дБ В табл.
21.3 приведены параметры пяти линейных согласованных фильтров на МЛЗ ПАВ [124], разработанные для обработки ФМ ШПС. Особое внимание привлекает пятый фильтр, позволяющий обрабатывать ФМ ШПС с базой У=1023 при ширине спектра Р= =10 МГц и длительности Т=102 мкс. Недостатком является довольно большое затухание (50 дВ), для компенсации которого необходимо попользовать широкополосные усилители. Из табл. 21.3 следует, что максимальное время задержки МЛЗ ПАВ составляет 100 мкс.
Это является серьезным ограничением для применения согласованных фильтров на МЛЗ ПАВ. Ограничением дальнейшего увеличения времени задержки является длина звукопровода-пьезоэлектрика. Например, чтобы получить задержку, равную 1 мс, необходимо иметь сплошную кварцевую пластину длиною, примерно, 3 м. В настоящее время такие пластины не получены. Для построения безотводных ЛЗ ПАВ используют сложные звукопроводы с удлиненным ходом волны (130, 1311, но использование их в качестве многоотводных весьма проблематично. Для того, чтобы увеличить длительность ШПС, используют каскадное соединение МЛЗ ПАВ [130, 1311, но при этом необходимо компенсировать большое затухание, что приводит к значительным габаритам согласованных фильтров. Необходимо отметить, что при взаимодействии двух поверхностных волн в линии задержки возникают нелинейные явления, которые позволяют получить произведение этих сигналов [131) . Так как линия задержки на ПАВ обладает памятью, то |в этом случае можно получить не только произведение двух сигналов, но и интеграл от них.
Устройства такого типа на ПАВ получили название конвольверов [1311. В конвольвере входной сигнал подается на ВШП, расположенный на одном конце линии задержки, а опорный сигнал — на ВШП, расположенный на другом конце линии задержки. С промежуточных отводов снимается напряжение, пропорцио- 359 нальное значениям корреляционных интегралов, при различных временных сдвигах между входным сигналом и опорным. На базе конвольверов на ПАВ строятся многоканальные корреляторы.
Многоотеодные магнитострикиионные линии задержки. Такие линии задержки также являются ультразвуковыми. Магнитострикционный преобразователь (рис. 21.16) состоит из катушки 2 и магнита 3. Магнит, создавая напряженность магнитного поля Ны выводит рабочую точку на линейный участок характеристики (рис. Рнс.
21.15. Магнитострикционныа преобразователь 21.16) — кривой магнитострикции (Н вЂ” напряженность магнитного поля, Л1/1 — относительное изменение длины ферромагнетика из-за магнитострнкции). Импульс тока, протекая по катушке 2, создает переменное магнитное поле, которое сжимает или расширяет ферромагнитный стержень 1. Возникшая продольная волна распространяется по стержню. Для того, чтобы импульс мало искажался, необходимо иметь ЬН =На. Приемный преобразователь такой же.
Он основан на обратном магнитострикционном эффекте. На рис. 21.17 приведены кривые магнитострикции для некоторых металлов и сплавов 1139, 140). Кривая 1 соответствует никелю %, кривая 2 — железу Ре, кривые 3 — б — железоникелевым сплавам: 3 — Ре 94% % 6о1в 4 — Ре 71%, % 29о/о', б — Ре 24%, % 76е1е. В основном для линий задержки используется никель, так как он обладает лучшими механическими характеристиками. ет,авиа' дд адсиед иа -да Рис.
21.16. Характеристика магнитострикционного преоб- разователя Рис. 21.17. Кривые магиитост- рикции Максимальная рабочая частота МЛЗ определяется преобразователем (точнее, длиной участка звукопровода, который охватывается магнитным полем катушки). Длина катушки должна быть меньше )ь/2 (21.28), чтобы не было компенсации наводимой ЭДС в различных частях катушки. Например, если 1=1 МГц, 1=5 мм, то длина катушки должна быть меньше 2,5 мм.
При такой малой длине катушки коэффициент передачи преобразователя будет мал. При обычных преобразователях максимальная рабочая частота равна примерно 100 — 500 кГц. Приведем данные типичного преобразователя 1141]. Катушки как входного (передающего), так и выходного (приемного) тока имеют длину 2 мм, внутренний диаметр 1,5 мм. Диаметр провода входной катушки 0,5 мм, у выходной — 0,3 мм. Число витков у входной катушки 500, у выходной — 1300. Можно уменьшить участок звукопровода, охватываемого катушкой, если применить специальный преобразователь [1421, у которого максимальная рабочая частота достигает 3 МГц. При конструировании МЛЗ необходимо обращать особое внимание на уничтожение ложных импульсов, отраженных от концов звукопровода.
Для этого можно использовать либо поглощение падающей волны на концах звукопровода с помощью поглотителей, либо производить компенсацию. На практике в большинстве случаев используют оба метода сразу. В качестве поглотителей используют пористую резину, полихлорвинил и другие материалы. Пример использования магнитострикционной линии задержки (со 100 отводами) для обработки сложного сигнала приведен'в работе 11431. Рассмотрев типы и характеристики многоотводных линий задержки, перейдем к вопросу о рассогласованиях и фильтрах с такими линиями.
21.7. Влияние рассогласований на работу согласованных Фильтров с МЛЗ Кроме общих рзссоглзсоввний, рассмотренных в $20.5, в фильтрах с мнотоотводнымн линиями задержки всегда имеются рзссоглвсовзния, вызванные принципом построения фильтров. Квк показали исследования (144, 145), рвссоглзсования, вносимые кодерами, можно разделить нв амплитудные и фззовые, соответственно операциям, которые осуществляет кодер. Амплитудные рзссоглвсовзния определяются отличием змплитуды в-го импульса а, от номинзльиого зивчення а„, Пусть Ьа =а„з — а„. Величина Аа„случзйнвя, тзк кзк вызыввется случайными рвзбросзми при настройке фильтров. Если дисперсия случайной величины Аа„!а„есть оз«, в среднее значение равно нулю, то среднее знзчение отношения сигнал-помеха (144) уменьшится в 1 — оз,/2 рвз, з среднее знзченне боковых пиков не изменится.
Твк кзк оз «1, то влиянием вмплитуднмх рвссоглесоввний можно пренебречь. Причем среднеквздрзтические значения отношения сигнал-помеха и боковых лепестков о,= Р'2/Ф, т. е. с ростом Ф уменьшаются. 361 Т а б л и ц а 21.4. Рассогласование в МЛ3 Отвод Средненвадратнчесное значение изменения бо- кового лика Относительное уменьшение отношения сигнал- помеха Рассогласо- ваяие Сигнал 1 — (ю,ас) а Регул. Радиоча- стотный гт' 1 — (шеог) 2 Пост.
Разбросы такта го ос~ Регул. Видеоча- стотный 7тг 1 — — г оз е г < 'и'ттгзог Пост. Жз (майт) 24 Радиоча- стотный Регул. Сдвиг такта УЬО 16 (щз йгз ! — — г (Лт)з 24 б Видеоча- стотный Пост. Фазовые рассогласования — зто отличие фазы я-го импульса О„з от номинального значения 9 . Пусть ЬО О т-9„. Интерес представляет случай. когда ййн — случайная величина. Ее среднее значение равно нуюо, а дисперсия ов . Тогда отношение сигнал-помеха 1144) уменьшается в 1 — олв раз.
Напра. мер, если о =0,175 (10'), то 1 — оз =0,97. Таким образом, малые фазовые рассогласования оказывают малое влияние. С ростом оз влияние нх будет усиливаться. Среднеквадратическое значение отношения сигнал-помеха равно о '~ 2(У, т. е. с ростом )т' уменьшается. Детерминированное изменение О„ не представляет интереса, так как прв втом сьО сопз1 и суммирование импульсов не изменится.
Рассогласования, вносимые линией задержка, в основном, приводят к смещению импульсов друг относительно друга нз-аа того, что задержка и-го нмпульса Г г может отличаться от номинальной 1„ (и — 1)те. Назовем зти рассогласования тактовыми, подразумевая под тактом момент возникновения л-го импульса в случае, когда рассогласований нет. Тактовые рассогласования мо. гут быть случайными (разбросы при сборке и регулировке), так и детермиыированными (сдввг такта при изменении температуры или других факторов, которые изменяют задержку линии в одну сторону).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
