Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 140
Текст из файла (страница 140)
Для адекватного отображения электрического поля волны необходимо, во-первых, чтобы на длину акустической волны приходилось, как минимум, два диода (на каждую половину), и, во-вторых, чтобы длительность заряжающего импульса смещения на диоды была корок че периода входного си~нала г, < †. оз г(а рис. 2.28, а приведена дисперсионная диаграмма, соответствующая импульсному методу записи сигнала. Возбужденная сигналом 5(г] ПАВ (щь )г, ) взаимодействует с одно- Часть )К Функциональная электроника 664 родным ВЧ-полем Нг(() (юз, гггт = О) прн условии озг = озт и формирует а матрице диодов "образ" в виле распределенных зарядов Пределы интегрирования определяются временным интервалом процесса.
функции (),(з) является функцией корреляции. При импульсном методе считывания на параметрический элекгрод подается короткий импульс, который мгновенно открывает диод и, разрушая заряд памяти, снимает локальные деформации поля. В пьезоэлектрике это равносильно возбуждению двух ПАВ, распространяющихся в противоположных на. правлениях, одна из которых является копией исходной волны, а лругая инвертирована по времени (рис. 2.28, б). Если вместо коро~кого импульса на параметрический электрод подастся считывающий сигнал вида )г(т)с™, то на левый вход придет ПАВ в аиде сигнала корреляции (г1(т) = е'" )5(т — т)й(т)т(т м егия к й, а на правый вхол — сигнал свертки: Ьт(т) = е'ы ) гг(( — т))т(т) ггт = е"'5 З Р .
а) б) в) д) Рис. 2.28. днсперснонные диаграммы, соответствующие импульсному методу записи (в) и считывания (б), параметрическому методу записи (в) н считывания (г), с сигналом накачки (д, в) Пределы интегрирования определяготся временем прохождения волнами области взанм нмодействия. 2. Функциональная акустоалактроника 665 Параметрический метод записи и хранения информации также основан на нелинейном взаимодействии волн. Сигнал памяти получается при взаимодействии ПАВ, формируемых сигналами 5(г) со входа г' и И(т) со входа 2. Возникающая в результате нелинейного взаимодействия составляющая электрического тока формирует соответствующую зарядку диолов г((г„описываемую выражением: (г,(з) а е ' ~5(т — — )Иу(г — )Й.
и, Это выражение отражает функцию корреляции сигналов 5(>] и Иг(г). Для записи всех спектральных составляющих сиг.нала 58 Л5 необходимо найти компромисс между длительностью и шириной полосы обрабатываемых в АЗУ сигналов. Дисперсионная диаграмма параметрического метода записи приведена на рис. 2.28, в. Метод параметрического считьшания основан на нелинейном смешивании в полупроводнике "замороженных" полей статического заряда памяти с полем считывак>щего импульса. Если на вход ! подать сигнал Л(>†.!(г)ехр((юг в Е), то на параметрическом электроде получим сигнал корреляции входного и считывающего сигналов: (>„(г) = е'"' ) 0( ) И(г —:) А. = е"'5 х И . и Если же на вход 2 подать этот же сигнал >2(>), то на параметрическом электроде получим сигнал, пропорциональный сигналу свертки ег" 5 е И.
При методе параметрической записи и счизывания может быть получена функция корреляции. Дисперсионная диаграмма процесса параметрического считывания приведена на рис. 2.28, е. В ряде функциональных устройств по обработке сложных радиосигналов на базе АЗУ могут быть применены импульсные методы записи с параметрическим считыванием и наоборот. Заметим, что рассмотренные трехволновые взаимодействия в АЗУ подобны процессам записи и воспроизведения информации в голографии.
В оооих случаях в наличии опорная и прелметная волны, В АЗУ роль опорной волны выполняет либо ВЧ-сигнал на параметрическом электроде или импульсная ПАВ на одном из входов или параметрическом электроде. Записанный сигнал, как и в голографии, несет информацию об амплизудном и фазовом распределении входного сигнала. Восстановление исходного сигнала и есть процесс считывания, роль фотоэмульсии о~водится матрице полупроводниковых диодов. Другими словами, процессы записи, хранения и считывания информации в АЗУ представляются как голография динамических неодноролностей.
Причем динамические неоднородности представляют собой либо поверхностную акустическую волну, либо ВЧ- электромагнитный сигнал. Как и в голографии, каждый бит информации "размазывается" по всей диодной матрице и запоминается тысячами диодов. Поэтому надежность АЗу достаточно высока в отличие от ЗУ, реализованными схемотехническими методами. Все рассмотренные процессы относятся к категории трехволновых. Реш>изованы методы четырехволнового взаимодействия с использованием сигнала накачки Рфь сигнал Р(>) подастся на параметрический электрол с частотой е>„= гг> ~ .> го>, где ш, и о>г ' — частоты двУх взаимодействУющих ПАВ (Е>г м е>г).
В этом слУчае РаспРеделение заряда памяти будет иметь вид "тройной корреляции"; Часть )К Функциональная электроника зм 8 †: Д,(с) = 1 5(à — — )11'11 — — )Рр)г)Г, где Т = й ' )л, --- время интегрирования. Схема записи приведена на дисперсионной диаграмме грие. 2.28, д). Хранение осуществ. ляется аналогично — в аиде распределенного заряда. Считывание записанной информа ции можно провести с помощью генерации обратной волны при накачке грис. 2.28, е) Можно считать информацию путем сканирования двумя встречными ПАВ. В обоих слу. чаях входной сигнал прелставляег собой тройную свертку или корреляцию.
Метод трой ной свертки находит применение в гидролокации, являясь более лешевым по сравнению с цифровыми методами. Акустические ЗУ находят широкое применение в рголичных усз ройствах лля обработки сложных радиосигналов, например, для создания линий задержек, когда требуются большие времена задержки сигнала. Основное же применение АЗУ нашли в качестве корреляторов согласованной фильтрации со встроенной памятью в ралиолокационных системах. Устройства с АЗУ использовались для сжатия ЛЧМ-си~палов большой гц~ительности и доплеровской обработки ячеечных ралиолокационных сигналов. Технико-экономические исследования показывают, что используемые конструкции и устройства на основе АЗУ целесообразно применять, если их типовые характеристики лежат в следующих пределах: емкость памяти — 1О бит, длительность выборки информации -2к10 с, скорость ввода-вывода информации — 10 биЫс, время хранения информации 1 — 1О с, а плотность хранения 1О + 1О оит/см .
Характеристики АЗУ открывают широкие перспективы их использования в системах обработки как аналоговых, так и цифровых сигналов. Экзотические устройства акустической памяти Рассмотренные линамические неоднородности акустической природы позволяют прогнозировать появление новых экзотических типов памяти. Олним из таких устройств хранения информации может ехать память на основе фононно.
го гзлектроакустического) эха. Можно реализовать режим линамической памяти на двух- импульсном эхо, а также режим квазистатической гдолговременной) памяти на осно~~ трехимпульсного эхо. Такие устройства найдут применение в радиотехнических устрой ствах, поскольку работают они в диапазоне частот до 1О ГГц, а время хранения сигнала достигает 10 с. Перспективным направлением развития акустической памязи являются ферроакусткче скис устройства, в которых используется нелинейное взаимодействие линамических " х неодноролностей акустической и магнитной природы в континуальных средах типа метая лических ферромагнетиков. Взаимодействие между динамическими неодноролностя тямк позволяет создать в континуальной среде пространственный рельеф остаточной намаг агни.
ей по ченности, соответствующий си~ нану. Применение лвух типов физических носителей тимого зволяет уменьшить пол1ехи. Считывание информации производится путем обрати , чети изменения намагниченности при распространении механического напряжения в аку ческой волне. Ферроакустические Зу позволяют обраоатывать цифровые и анапе~ говые сигналы.
Плотность записи информации ласти~ ает значения 1О оитусм . Фсрроакус ~ 2 > стические устройства памяти могут работать в условиях мощных дестабилизирующих ф" л акте ров, они высоконадежны и технологичны. 2. Функциональная аиусгоалакгроника 2.3.4. Фурье-процессоры Акустоэлекгронные Фурье-процессоры ГАЭФП) представляют собой аиалоговью преобразователи, использующие акустоэлектронные процессоры для вычисления преобразования Фурье дискретного я — ! / 2хл/!1 К =~ ~5 ехр~ / — ), ! 1. У где /! = О, 1,....., !У вЂ” 1, и непрерывного (интегрального) типов ! .%з) = ~ //( — )5" [!)ехр(-/тв!)/!, 7с где П(! / Тв) — — прямоугольная функция окна шириной Т„с центром ! = О. Различают параллельные и интерференционные процессоры, а также процессоры на алго- ритмах ЛЧМЕ-преобразований.
Резонансные Гфильтровые) ФП характеризуются высоким быстродействием и позволяют обеспечить высокукз вероятность обнаружения сигналов в реальном масппабе времени. Схемное и конструктивное решение этого вида ФП основывается на акустоэлектронных устройствах частотной селекции, в частности на фильтрах ПАВ с линейной фазовой ха- рактеристикой. Набор ПАВ-фильтров с собс! венными частотами вз, позволяет произвести анализ спектральной плотности исследуемого сигнала в дискретной форме. /цнте~:ференГ!конями ФП представляет собой одноканальное рециркуляционное устрой- ство и предназначен для формирования и измерения комплексного спектра сигналов в реальном масштабе времени с полосой анализа до десяти килогерц.
Структурно этот тип ФП состоит из акустоэлектронной линии задержки и технологически совместимых уси- лителей, смесителя, генератора, полосового фильтра, выполненных в микроэлектронном исполнении. При воздействии на вход интерференционного ФП гармонического сигнала Я!) = соз[2я/ + Гр) задержанный в рециркуляторе сигнал сдвигается по частоте на /„ь = 1 / т,, Происхолит синфазное накопление сигнача в момент времени ! =- /гт, / // + Чт, соответствующий неизвестной частоте / = К / т, '- /'; где г — частоты, д — число циркуляции, т, — время запаздывания, 7;, =- г/г, Условие синфазности выполняется для всех частот ге[К/т,(К + 1)тД. Отклик интерфе- ренционного ФП после д циркуляций в интервате та[Т„;(Т„-ь т,)) имеет вид радиоимпуль- са Г/„(т), огибающая и фаза отклика которого при больших !7 соответствует амплитудно- и фазочастотным спектрам входного сигнала Г/,(т) м 51щ).
Фурье-преобразователи на основе ЛЧМЕ-преобразований представляют особый интерес в силу относительной простоты реализации, технологичности, малых габаритов, высокого быстродействия и широких функциональных возможностей. Этот тип Фурье-преобразователей имеет алгоритм ЛЧМ7- и ЛЧМ-преобразований, по- зволяющий вычислить дискретное преобразование Фурье (ДГ1Ф) и интегральное преобра- зование Фурье (ИГ1Ф) путем использования молифнцироваииых уравнений в виде; Часть Л/.Функциональная электрона ББВ а)') ' „(', г') ~' ((-гг)г') 5; =ехр~ — У вЂ” , '5,"ехр~ -/ —;ехр / 5(аг)=5(рг)=.ехр -у' — ) 5(т)ехр — г — ехр у Ыт, аг где ()-— В этом случае вычисление спектра сводится к следующим операциям: ! ПеРемножение выбоРок сигнала 5„или непРеРывного сигнала 5(г) во вРеменной об.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
