Линия задержки

 

ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИ, содержащая звукопровод, выполненный из магнито .пругого материала, входной и два выходных преобразователя, о т л и.чающаяся тем, что, с целью повышения точности регулировки фазы, в нее введены другой входной преобразователь , две катушки управления и постоянный магнит, при этом звукопрог провод выполнен в виде образованной стержнями прямоугольной рамки, а на наружной стороне соответствующих стержней меньшей длины в угловых зонах прямоугольной рамки закреплены входные и выходные преобразователи, внутри рамки вдоль ее продольной оси установлен постоянный магнит, примем стержни большей Длины размещены внутри согласно-включенных катушек управления. (Л С

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19У (f1) зсюН 0 Н 8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3348908/18-23 (22) 13.10.81 (46) t5.t0 .83. Бюл . У 38

j(72) 8.С. Бондаренко, В.Г. Панкратов, А .Д . Поваренко и А .И . Токарев (53) 621.374 5 (088.8) (56) 1. Патент США N 3593212, кл. H 03 H 9/30, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

М 675588, кл . Н 03 Н 9/30 1972 (прототип). (54)(57) ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИ, содержащая звукопровод, выполненный из магнито..эпругого материала, входной и два выходных преобразователя. о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности регулировки фазы, в нее введены другой входной преобразователь, две катушки управления и постоянный магнит, при этом звукопро". провод выполнен в виде образованной стержнями прямоугольной рамки, а на наружной стороне соответствующих стержней меньшей длины в угловых зонах прямоугольной рамки закреплены входные и выходные преобразователи, внутри рамки вдоль ее продольной оси установлен постоянный магнит, причем стержни большей длины размещены внутри согласно-включенных катушек управления.

1048566

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в устройствах обработки сигналов.

Известна двухканальная переменная линия задержки, в которой необходимый фазовый сдвиг и коррекция между сигналами двух каналов осуществляется переменной линией задержки, включенной последовательно с постоянной линией задержки и одном из каналов(1). Однако наличие систем стабилизации вместе с переменной .пинией задержки для увеличения термостабильности и точности измерения задержки вносит присущие им недостатки: 15 инерционность, ограниченный диапазон температурной стабилизации, сложность и„ как следствие, низкую чувст. вительность и надежность.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является линия задержки, содержащая эвукопровод, выполненный из магнитоупругого материала, входной и два выходных преобразователя 1 2

Однако это устройство не обеспечивает возможность перестройки фазы сдвига между сигналами двух каналов и изменения задержки между ними, а также двухканальности по входу.

Целью изобретения является повышение точности регулировки Фазы:

Поставленная цель достигается тем, что в линию задержки, содержащую эвукопровод, .выполненный из маг- З5 нитоупругого материала, входной и два выходных преобразователя, введен другой входной преобразователь, две

KBT/UIêè управления и пОстОянный маг

ИТ, flPM 3TOH 38JKOflPOBOP ВЫПОЛНЕН в виде образованной стержнями прямоугольной рамки, а на наружной стороне соответствующих стержней меньшей длины в угловых зонах .прямоугольной рамки закреплены входные и выходные преобразователи, внутри рамки вдоль ее продольной оси установлен постоянный магнит, причем стержни большей длины размещены внутри согласно включенных катушек управления. 50

На фиг. 1 изображена линия задержки; на Фиг. 2 - зависимость изменения времени задержки от управляющего напряжения в канале 1 (кривая Т и в канале 2 (кривая II), на Фиг . 3 - 55 зависимость врменного сдвига между сигналами двух каналов от управляюще.го напряжения.

Линия задержки содержит эвукопровод 1, выполненный в виде рамки иэ монолитного магнитоупругого материала, входные пьезоэлектрические преобразователи 2 и 3 и выходные ч и 5, расположенные на соответствующих поверхностях стержней звукопровода 1, постоянный магнит 6, две идеНтичные управляющие катушки

7, 8... намотанные на соответствующие стержни, и включенные согласно.

Устройство работает следующим образом.

При возбуждении объемных акустических волн пьезоэлектрическими преобразователями 2 и 3 в магнитоупругих боковых стержнях эвукопровода

1, в каждом стержне возникает и распространяется магнитоупругая волна, скорость которой зависит от магнитоупругого состояния среды и ти; па возбуждаемых волн.

Изменяя величину и направление внешнего постоянного магнитного паля управляющих катушек 7 и 9 и, следовательно, намагниченность боковых стержней эвукопровода 1, с учетом магнитоупругой аниэотропии, относительно волнового и сдвигового векторов (случай возбуждения сдвиговых мод), можно менять скорость распространения магнитоупругих волн.

Величина и знак изменения скорости магнитоупругой волны, а, следовательно, изменение времени задержки, при прохождении ее от входного преобразователя 2 по стержню к выходному преобразователю 4, зависит от величины и знака магнитоупругого Ь С-эффек" та.

В двухканальной линии задержки в качестве магнитоупругого звукопровода может использоваться поликристаллический магнитоупругий Феррит,. магнитное состояние и аниэотропия симметрияса/Ill1 которого легко задается внешним аксиальным постоянным магнитным полем, Для звукопровода 1 может быть выбран и любой другой магнитоупругий материал, обладающий достаточной величиной магнитострикции, однако в случае выбора монокристалла необходим учет его магнитоупругой анизотропии.

Обычно функциональная зависимость изменения времени задержки от величины. внешнего постоянного магнитного поля носит нелинейный характер и

3 10485 тесно связана с процессами затухания и пространственной дисперсии.

Причем для магнитбстрикционных ферритов максимальная величина относительного изменения задержки приходится на максимальное изменение затухания и пространственной дисперсии, связанных с формированием доменной структуры эвукопровода. Поэтому обыч,но выбирают оптимальное значение

1 внешнего подмагничивающего постоянного магнитного поля для одновременного выполнения требований по управляемости, затуханию, изменению задержки, а также линейности характеристики относительного изменения задержки по экспериментальным графикам зависимости относительного изменения задержки, затухания и дисперсии от управляющего магнитного поля.

Необходимый рабочий диапазон изменения задержки и начальная рабочая точка обеспечиваются за счет поля постоянного магнита 6, создающего постоянные магнитные потоки в боковых стержнях, равные как по величине так и по направлению. Выбор постоянного магнита 6 обусловлен в первую очередь необходимостью уменьшения энергоемкости и габаритов устройства, а также снижения влияния внешних электромагнитных помех.

В то же время, выбор начального постоянного магнитного поля, вызывающего постоянный магнитный поток в стержнях, обусловлен необходимостью З5 реализации дифференциального принципа, основанного на перераспределении магнитных потоков в каналах боковых стержней звукопровода 1, и, вызывающего фазовый сдвиг между сигналами каналов. При этом изменение задержки в каждом канале звукопровода 1 относительно выбранной рабочей точки различно по знаку и равно по величине и осуществляется с помощью идентичных управляющих катушек 7 и 8, расположенных на боковых стержнях, соединенных согласно так, что при подаче управляющего напряжения за счет протекания токов по обмоткам катушек 7, 8 создаются равные по величине постоянные магнитные поля, образующие циркулярный магнитный поток в замкнутом звукопроводе 1. В результате чего, магнит- Ы ное поЛе одной катшуки 7 будет уменьшать, а другой 8 пропорционально увеличивать постоянное магнитное

66 4 поле в соответствующих боковых стержнях, что уменьшит и соответственно увеличит скорость магнитоупругих волн и, следовательно, изменит вели" . чину задержки (фазовый сдвиг) между сигналами. При этом все аддитивные помехи будут носить одинаковый по знаку вклад и изменение задержки в каждом канале, а на относительное изменение задержки между сигналами в каналах не окажут никакого влияния.

В предлагаемом устройстве стабилизация фазового сдвига между сигналами каналов при воздействии дестабилирующих факторов, например температуры, внешних магнитных полей, осуществляется эа счет выполнения магнитной системы, которая образована звукопроводом 1, в виде единой замкнутой конструкции, изготовленной из магнитоупругого материала, и образования двух взаимосвязанных магнитных потоков. При этом исключается технологический разброс по вышеуказанным параметрам устройства и параметрам постоянных магнитов1 высокая симметрия плеч каналов позволяет получить хорошее совпадение по характеристикам отдельных каналов, что значительно облегчает расчет и выбор рабочей области и рабочей точки, который можно осуществить по характеристике одного канала. B результате выбора единой конструкции и образования взаимосвязанных магнитных потоков в боковых стержнях различных каналов, были получены равные по величине, но противоположные по знаку чувствительности, при этом результирующая чувствительность по отношению к выходному параметру задержки будет равна удвоенной чувствительности отдельных каналов, для того же по величине управляющего тока. Это, в свою очередь, позволит уменьшить в два раза величину управляющего тока, при этом сохранится тот же выбранный диапазон регулировки задержки между импульса" ми каналов. Время задержки между им" пульсами в каналах, при известных нелинейных функциональных зависимостях изменения задержки в отдельных каналах ь - (Но(1 х11 "

s каждом канале, создаваемое каждой

1048g66

Испытания макета предлагаемого устройства показали, что при исполь4» эовании поликристаллического магнитострикционного материала с TK3 = 3 х х 10 грс! в качестве звукоправада, температурная стабильность фазового сдвига между сигналами каналов

so становится равной 4,4 10 гра т. е. стабильность улучшается на два порядка . управляющей катушкой, прогарциональное равным токам, протекающим по их обмоткам.

Линейность функциональной зависимости изменения задержки определяет- 5 ся из условия разложения по мало! у параметру Х в окрестности рабочей точки Н, имеет вид и „ д < " о !» "2 "о " — — hx";„, 3к< 3 к

Но к

Полагая, что если кривая зависи.-, мости изменения задержки от управляю щего и!»ля не имеет рабочей точки

>5 разрыва первого и второго рода, -o производными высших порядков можно пренебречь. Отсюда, в силу равенства характеристик обоих каналов ь 1 = ), обеспечивается линейность выходной характеристики й,а(3 ЬХ, где P - коэффициент пропорциональности 25

Л К вЂ” расположения согласно соединенных управляющих катушек на каждом боковом стержне соответствующего канала, что приводит к одновременному и пропорциональному изменению задержки за счет выделения тепла и частичного (возможного 1 разогрева звукопроводов в результате протекания одинаковых токов по обмоткам,, которые не будут влиять на фазовый сдвиг между импульсами, Действительна, нези З» обходимые условия для обеспечения отаоивизвции Фазового cpevcâ (задарвки 1 по Т 3 выте кают из оценки абсолютнога и относительного отклонения времени задержки в зависимости от воздействий внешней температуры.

Б первом приближении абсолютное и относительное отклонения будут иметь вид соответственно !

41 / л

Ь !, =- — — -" —,— Л;

dT !Т

О

Ь!. 1 В !.я (!.в, g Ð с л

И и и где, !.p - время задержки сигнала в первом и втором каналах соответственна а 7 - температура, Нд - напряженность магнит- ного поля, создаваемого постоянными магнитами в стержне.

Равенство нулю отклонений достигается при полнол! совпадении характеристик и и каналов c, = ig и ТКЗ, стоящих перед соответствующими приращениями аргументов, что полностью выполняется для предлагаемого двухканального устройства переменной задержки.

Следовательно, при изменении любого внешнего воздействия будет вноситься пропорциональное совпадаю щее по знаку симметричное изменение задержки в каждом канале, в то же время фазовый сдвиг между импульсами этих каналов с большой точностью будет оставаться постоянным и определяться только точностью установки управляющего сигнала.

Предложенная двухканальная линия задержки позволяет регулировать фазовый сдвиг между сигналами двух каналов в, широких пределах (до 360 о и более, а также повысить стабильность фазового сдвига между сигналами двух каналов, снизить требования по ТКЗ и расширить круг магнитоупругих материалов, которые можно использовать для звукопроводов и переменных- УЛЗ без введения каких-либо дополнительных устройств стабилизации. Кроме того, предложенное устройство позволяет повысить в два раза чувствительностьа что снижает энергоемкость за счет уменьшения величины управляемого тока.

1048566

12, Ю V

Фиг З

Составитель Л. Стерликова

Редактор М. Товтин Техред И.Гергель

Корректор В. Гирняк

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7947/59 Тираж 936

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5