Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 135
Текст из файла (страница 135)
Акустоэлектронные устройства позволяют также осуществлять хранение информации Такие устройства отнесем к запоминающим устройствам. Схема, отображающая классификацию приборов функциональной акустоэлсктроники приведена на рис. 2.1!. В этих устройствах используются акустические волны в диапазо. не бх)0' — 2х10 Гц.
Использование приборов и устройств функциональной акустоэлек. тропики позволяет осуществлять процесс обработки аналоговой и цифровой информации лостаточно просто и надежно. Прн этом удается получить выигрыш в габаритах, мас~~ энергии н стоимости, что характерно для приборов микроэлектроники. 2.2.1. Линии задержки Простейшим процессором сигналов является лттнткя задержки (ЛЗ), которая предназначена для временной задержки сигналов без заметных их искажений.
Рис. 2.11. классификация устройств функциональной акустоэпектроники Основным преимуществом ЛЗ на ПАВ являются их небольшие габариты, достаточно но шн Рокий лиапазон частот (до 1О Гц), хорошая температурная стабильность (- 1О ) ! О' смтс) свойства обусловлены, прежде всего, особенностями ПАВ, а именно невысокой (- 10 нем элек скоростью распространения, бездисперснонностью, эффективным преобразованием елотрической энергии в акустическую н наоборот.
Классификация линий залержки пр на на схеме, представленной на рис. 2.11. инин" Линии с олнократной задержкой сигнала предназначены для однократного или елн го съема информационного сипила и должны ооеспечивать заданную залержку ,Р. ,„фор АЧХ-сигнала с максимальной точностью в пределах широкого диапазона такт~ Р мисра ° залержк Конструктивное решение линии задержки опрелелястся требуемым временем зал Р „з сигнача, а полоса пропускания выбранной топологией ВШГ! (Рис. 2. !2, а).
Исх 1)сходя "' 2. Функциональная акуотозлектроника обобщенной модели изделия функциональной электроники, заметим, что в качестве континуальной среды в ЛЗ «аше используются кварц 1ьсреза 1БТ), ниобат лития, германат висмута. Выбор конкретного материала осуществляется на основе энергетического критерия, позволяющего обеспечить минимальные потери, или на основе критерия температурной стабильности параметров. Генератором динамических неоднородностей в виде ПАВ служит ВШП, как правило, неаподизированный и эквидистантный.
Расчет ВШП ПАВ производится исходя из принципа оптимального энергетического согласования в полосе частот. Проще было бы согласование произвести на центральной частоте- — частоте акустического синхронизма. Поэтому необходимо обеспечить в акустическом тракте звукопровода равенство электрической и акустической добротностей, Электрическая добротность Д, определяется коэффициентом электромеханической связи и числом пар штырей В!ПП А'. 8)т„',У Акустическая добротность Д„тракта определяется как Число электродов ВШП Ат выбирается исходя из соотношения 2,', А' = — а, А,т где а — коэффициент, учитывающий уменыцение полосы пропускания, соответствующей произведению амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) входного и выходного ВПШ.
Тогда при а = 0,6 + 0,8 величина Зависимости Д, = )1%) и Д, =Я1т) приведены на рис. 2.12, б. Можно выделить три области на графиках. При У < А;,и на частоте акустического синхронизма при Н,. — — Н„входная и выходная цепи буд)т согласованы. При этом 50% энергии источника преобразуется в ПАВ. Олнако в этой области Д, > Д„и полоса частот будет урезана. Для увеличения полосы частот акустической цепи необходимо зашунтировать электрический кон~ур, например, увеличив сопротивление генератора тт, Оптимальным Режимом является О, = я„выполняемое при оптимальном числе пар штырей ВШП При А > )1';и ширина полосы пропускания электрической цепи будет больше, чем у акустической.
С точки зрения минимизации вносимых потерь такой преобразователь предпочтительней малоэлектРодного (Ф<Мм). Вводитсв величина Р, хаРактеРизУющаЯ степень рассогласования: Часть /)/. Функциональная алектрони а) б) в) г) д) Рис. 2.12. Линия с однократной задержкой сигнала в — общий вид; 1 — входной ВШП, 2 — континуальная среда; 3 — выходной ВШП; 4 — поглотители ПАВ, ц ггг, г — индуктивность, сопротивление и напряжение генератора входнои цепи. соответственно; С, /т. — емкость и сопротивление нагрузки выходной цепи, 'б — зависимость акустической и электрической добротности от числа электродов ВШП; в — импульсный отклик нв сигнал 6(т); э — форма радиоимпульса; д — отклик ЛЗ нв радиоимпульс Шаг электродов г/ выбирается исходя из заданной центральной частоты г/= у,/2/и а ширина электродов а, как правило, равна расстоянию между нимя /з (а = /з) и тогда а = у„/4/з.
Минимальное значение апертуры ВШП определяется дифракционными потерями и м и может оыть оценено из соотношения: Время задержки сигнала т=/./ и тле ь — длина звукопровода. Максимальное значение апертуры ограничивается к онечно" шириной звукопровода. - сигнал Переотражение акустической волны между преобразователями вызывает ложныи с нала со тройного прохождения. Его задержка по отношению ко времени входного сигнал 2.Функциональная акусгоалектроника ставляет величину Зт. Этот сигнал искажает АЧХ. При полаче на вход ЛЗ одиночного импульса о!1), обладающего единичной амплитудой и оесконечно малой длительностью, на выходе возникнет акустический сигнал, задержанный на время т = ). / )У„.
Если входной и выходной ВШП одинаковы, то отклик имеет огибающую в форме ромба с общей длительностью, равной сумме длительностей переднего и заднего фронтов. Огибающая заполнена колебаниями частоты Уь Если же на вход ЛЗ подать радиоимпульс, спектр входного сигнала которого уже полосы пропускания ЛЗ (рис. 2.12, г), то на выходе появится сигнал с фронтами 2тя (рис. 2.12, д). При этом следует иметь в виду, что входной и выходной преобразователи идентичны, а частота заполнения радиоимпульса равна частоте акустического синхронизма ВШП.
Задержка в этом случае также определяется соотношением т =),) 1;,. На точность воспроизведения задержки влияет, прежде всего, точность изготовления фотошаблонов, ошибки при совмещении и экспонировании, точность ориентации звукопровода. Оказывается и ограниченная термостабильность скорости распространения ПАВ. Линии задержки на ПАВ отличает широкий динамический диапазонД )дБ 1, определяемый выражением: Д=20 В )йи„„„„) !)„.„„,„, где !)жж„, — максимально возможное входное напряжение; !)„„ч, — минимальное напряжение на выходе ЛЗ, обеспечивающее выделение его на фоне шумов, Б — вносимые ЛЗ потери, измеряемые в децибелах.
Величина динамического диапазона составляет 80+ 120 дБ. !г)ногоонаодлые для~и задержки (МЛЗ) предназначены для увеличения максимального времени задержки, увеличения числа дискретных диапазонов задержки, регулировки времени задержки Максимальную задержку сигналов можно получить, эффективно управляя распространением ПАВ. Увеличивая траекторию распространения ПАВ в пределах одною звукопровода, можно получить заданные параметры. На рис. 2.13 приведены некоторые конструктивно-технологические решения, связанные с увеличением звукового тракта.
а) б) в) рис. ж13. Многаотводная пиния задержки, а — матричная конструкция, б — пленочнын звукопровод, е — каскадное включение парциальных ПЗ Матричная конструкция М!ЛЗ имеет входной ВШП и матрицу выходных, располагаю- Шихся по гя в л независимых каналах (рис. 2.13, а). Шаг в олпом составляет С, дискрет Часть /(/. Функциональная электрон,„„ ка б44 задержки / = Г / и, Другие варианты, например, могут быть связаны с созданием звуков „ ого тракта в виде ломаной линии с использованием пьезоэлектрических пленок в качес ве континуальной среды (рис. 2.13, б).
Рассмотренные конструкции не ооеспечивают пода . ление трехзаходного сигнала и объемных волн, возникающих между ВШП и тытьной стороной звукопровода. Конструкция каскадного включения парциальных ЛЗ позвол„ избежать этих помех (рис. 2.13, в). Парциальные ЛЗ выполнены на подложках различ„ой толщины /, и /. так, что АЧХ объемно-волновых трактов не совпадают и отсутствует Г зультирующая часто~а их взаимодействия. Процесс производства МЛЗ заключается в поиске конструктивных и электрических х . рактеристик звеньев линии задержки. Дпсперспояные линли задержки (ДЛЗ) предназначены для формирования зависимости задержки от частоты сигнала. В ДЛЗ используется генерирующий ВШП с неэквилистантным расположением штыре„- Шаг электродов меняется от г/ „„У;, /2/„,.
до г/„„, = 1;,/2/,„е, где„Г„„„ну„п„— нижняя и верхняя частоты девиации ДЛЗ. В отличие от физической дисперсии используется "топологическая" дисперсия. На рис. 2.14, а представлена одна из конструкций ДЛЗ. Пенерирующий ВШП несимметричен и нсаподизирован, а детекгирующий имеет малое число штырей и рассчитан на широкую полосу АЧХ. Дисперсионная характеристика имеет линейный характер (рис, 2.!4, б]. Основное достоинство ДЛЗ несимметричной конструкции заключается в достаточно простом способе изменения наклона дисперсионной характеристики.
С помощью ДЛЗ можно формировать линейно-частотно-модулированные сигналы (ЛЧМ). Линейный закон изменения задержки сигнала от частоты может быть обеспечен уменьшением шага электродов ВШП. в/ Рис. 244. Дисперсионная линия задержки с 'топологической" дисперсией (в) б) и ее характеристика (б) 646 2 Функциональная акусгоэлекгроника Можно также сформировать линейную дисперсионную характеристику, используя топологию с увеличивающимся шагом. 2.2.2. Устройства частотной селекции Устройство чостолщой селеклил представляют собой процессоры, предназначенные для выделения необходимых сигналов на фоне шумов и помех. К устройствам частогной селекции относятся фильтры, которые можно классифицировать по следующим независимым признакам: С) по виду частотной характеристики: полосовые (пропускающие определенную полосу частот ЛО, режекторные (подавляющие определенную полосу частот Лг), нижних частот (пропускающие частоты от 0 до 1„), верхних частот (пропускающие частоты вышег'„)' по физическому принципу: резонансные (по акустическому или электрическому резонансу), трансверсальные (по фазочастотной характеристике), нетрансверсатьные (по амплитудно-частотной характеристике); С) по виду обрабатываемых сигналов: аналоговые (обработка сигнала в виде непрерыв- ной функции), цифровые (обработка сигнала в виде дискретной функции).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
