частотно-избирательная матрица на поверхностных акустических волнах

Формула изобретения

Частотно-избирательная матрица на поверхностных акустических волнах, содержащая пьезоэлектрический звукопровод, две группы фильтров, образующих матрицу в частотной области и размещенных на звукопроводе, входной и выходной разветвители, соединенные соответственно через m входных коммутаторов с m входными фильтрами, выполненными в виде многорезонансных гребенчатых встречно-штыревых преобразователей, и через n выходных коммутаторов с n выходными фильтрами, также выполненными в виде многорезонансных гребенчатых встречно-штыревых преобразователей и устройство управления коммутаторами, причем группа фильтров строк выполнена в виде m - канальных многорезонансных гребенчатых встречно-штыревых преобразователей, а группа фильтров столбцов выполнена также в виде n - канальных многорезонансных гребенчатых встречно-штыревых преобразователей, отличающаяся тем, что эти две группы встречно-штыревых преобразователей размещены параллельно в разных акустических каналах и связаны между собой с помощью многополоскового осветителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиотехники и может быть применено там, где используются широкие диапазоны частот (радиосвязь, радиолокация и др.) и где требуются частотно-избирательные системы с большим количеством переключаемых частотных каналов (синтезаторы частот, перестраиваемые радиоприемные и передающие устройства и др.).

Известны многоканальные частотно-избирательные устройства, представляющие собой набор N полосовых фильтров, перекрывающих диапазон частот F, объединенных по входу и выходу разветвителем и сумматором, причем в каждом канале установлен коммутатор.

Недостатками таких частотно-коммутируемых устройств являются сложность и громоздкость. Из-за необходимости использования большого числа коммутаторов и фильтров они применимы лишь там, где допустимо небольшое число коммутируемых каналов (N << 100) [3].

Наиболее близким к предлагаемому решению, принятым за прототип, является частотно-избирательная матрица на поверхностных акустических волнах (патент N 2020731 от 30.09.94, заявка N 4933493/22/3 7470 от 5.05.91), содержащая пьезоэлектрический звукопровод, n канальных многорезонансных (гребенчатых) встречно-штыревых преобразователей (ВШП), m канальных полосовых ВШП, входной и выходной разветвители, n+m канальных коммутаторов и устройство управления коммутаторами, причем канальные многорезонансные и полосовые ВШП размещены на пьезоэлектрическом звукопроводе ортогонально в виде строк и столбцов в общем акустическом канале, и через канальные коммутаторы их входы и выходы соответственно соединены с входным и выходным разветвителями. На торцы звукопровода нанесен акустопоглотитель.

В качестве входных многорезонансных фильтров, полосы прозрачности которых df₀ повторяются в полосе устройства F через частотные интервалы df₁= ndf₀, применены ВШП с прореживанием электродов. Выходные ВШП выполняют функции сумматоров и широкополосных полосовых фильтров одновременно, для чего их апертура выбрана так, чтобы на нее попадали излучения ПАВ всех входных гребенчатых ВШП.

При отпирании устройством управления постоянно запертого одного из канальных коммутаторов строки и столбца между входом и выходом матрицы образуется полоса прозрачности df₀ на заданной частоте из-за перемножения полосовой и гребенчатой амплитудно-частотных характеристик (АЧХ).

Основные недостатки принятого за прототип устройства - большое различие апертур входных и выходных ВШП, затрудняющее согласование с нагрузкой, а также расположение выходных ВШП друг за другом, что значительно увеличивает размеры звукопровода и приводит к увеличению паразитных эффектов распространения ПАВ.

Целью изобретения является улучшение частотных и электрических характеристик.

Для реализации этой цели предлагается частотно-избирательная матрица на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащая пьезоэлектрический звукопровод, две группы фильтров, образующих матрицу в частотной области и размещенных на звукопроводе, входной и выходной разветвители, n+m канальных коммутаторов и устройство управления коммутаторами, причем группа фильтров строк выполнена в виде m-канальных многорезонансных (гребенчатых) встречно-штыревых преобразователей, а группа фильтров столбцов может быть выполнена либо в виде n-канальных полосовых, либо в виде n-канальных многорезонансных (гребенчатых) ВШП.

Согласно изобретению две группы фильтров размещены на звукопроводе параллельно в разных акустических каналах и связаны между собой многополосковым ответвителем.

Наличие отличительных признаков обуславливает соответствие заявляемого технического решения критерию "новизна".

Сочетание отличительных признаков и свойств предлагаемой матрицы из литературы неизвестно, поэтому соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 приведена функциональная схема первого варианта предлагаемой матрицы; на фиг. 2 приведена функциональная схема второго варианта предлагаемой матрицы.

Частотно-избирательная матрица на ПАВ (фиг. 1 и 2) содержит пьезоэлектрический звукопровод 1 и две группы фильтров - 2₁-2_n и 3₁-3_m, расположенных параллельно в разных акустических каналах. На торцы звукопровода 1 нанесен акустопоглотитель 4 для поглощения отраженной ПАВ.

Обе группы канальных фильтров 2 и 3 размещены на звукопроводе 1 конструктивно параллельно, а схемно ортогонально и образуют строки и столбцы матрицы в частотной области.

Группа фильтров строк 2₁ - 2_n выполнена в виде m-канальных многорезонансных (гребенчатых) ВШП, а группа фильтров столбцов выполнена в виде n-канальных полосовых либо в виде n-канальных многорезонансных (гребенчатых) ВШП.

Канальные коммутаторы 5 и 6 установлены на входах (выходах) канальных фильтров 2 и 3 и образуют две группы канальных коммутаторов: для строк 5₁-5_n и столбцов 6₁-6_m.

В свою очередь, коммутаторы строк 5 и столбцов 6 объединены входным разветвителем 7 и выходным разветвителем 8. К управляющим электродам коммутаторов строк и столбцов подключено устройство управления 9 коммутаторами 5 и 6. Связь между канальными фильтрами строк 2 и столбцов 3 осуществляется по звукопроводу 1 посредством ПАВ через МПО 10.

Устройство работает следующим образом. В ждущем положении коммутаторы 5 и 6 находятся в запертом состоянии. В результате между входом и выходом частотной матрицы имеется максимальное затухание. При отпирании устройством управления 9 одного из коммутаторов строк, например 5₂, и одного из коммутаторов столбцов, например 6₃, из-за перемножения соответствующих амплитудно-частотных характеристик полосовых либо гребенчатых ВШП 2 и 3 между входом и выходом частотной матрицы образуется полоса прозрачности df₀, соответствующая в примере третьей полосе второго многочастотного фильтра.

Управляя по программе коммутацией строк 2 и столбцов 3, можно сформировать любую полосу прозрачности df₀ на N=nm частотах в полосе F = (2mn-1)df₀.

Предлагаемое устройство обеспечивает следующий технико-экономический эффект по сравнению с прототипом: значительно (около (m-1)L₃, где L₃ - длина ВШП 3_i) уменьшились необходимые размеры звукопровода по оси распространения ПАВ, стало возможным оптимально выбирать апертуры входных и выходных ВШП, значительно снизились паразитные эффекты распространения ПАВ: дифракция, переотражения и др.

В Ростовском НИИ Радиосвязи разработано техническое предложение.

Литература.

1. Патент N 2020731 от 30.09.1994.

2. Бондаренко В. С. , Орлов В.С. Фильтры на поверхностных акустических волнах. - М.: Радио и связь, 1984, 272 с.

3. С. А. Вакин, Л.Н. Шустов. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. - М.: Сов. радио, 1968, с. 409-410.