Регулируемое акустоэлектронное устройство

Авторы патента:

Голенищев-Кутузов Вадим Алексеевич (RU)

Потапов Андрей Александрович (RU)

Булатов Альберт Рунарович (RU)

Богданова Халида Галимзяновна (RU)

H03H9/00 - Схемы с электромеханическими или электроакустическими элементами; электромеханические резонаторы (изготовление пьезоэлектрических или магнитострикционных элементов H01L 41/00; громкоговорители, микрофоны, адаптеры или подобные устройства H04R)

Владельцы патента RU 2505920:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") (RU)

Изобретение относится к области акустоэлектроники и может быть использовано в составе регулируемых устройств, а именно регулируемой ультразвуковой линии задержки в частотном диапазоне 10-1000 МГц с применением в различных радиоэлектронных системах обработки информации. Технический результат заключается в создании регулируемого акустоэлектронного устройства, способного работать как на объемных, так и на поверхностных акустических волнах. Технический результат достигается за счет акустоэлектронного устройства, в котором используется звукопровод, состоящий из монокристалла лантан-стронциевого манганита состава La_1-xSr_xMnO₃ (0,12≤x≤0,18) с термически регулируемыми значениями скоростей объемных или поверхностных акустических волн вблизи структурного фазового перехода; устройство содержит звукопровод с расположенными на его торцах широкополосными преобразователями объемных или поверхностных акустических волн, термоэлектрический регулятор температуры. 3 ил.

Изобретение относится к области акустоэлектроники и может быть использовано в составе регулируемых акустоэлектронных устройств, а именно регулируемой ультразвуковой линии задержки в частотном диапазоне 10-1000 МГц с применением в различных радиоэлектронных системах обработки информационных сигналов.

Известно акустоэлектронное устройство, в котором для изменения времени задержки или резонансной частоты используется принцип изменения скорости акустических волн за счет температурной деформации профиля или длины пьезоэлектрического звукопровода (Перестраиваемый высокодобротный резонатор на поверхностных акустических волнах. В.Ф.Дмитриев, Г.Д.Мансфельд, В.И.Пустовойт. Журнал технической физики, 2007, т.77, вып.8, с.101-108).

Недостатком известного устройства является невозможность перестройки более чем на 1% от номинала при изменении температуры (-40-+60°С), а также большая температурная нелинейность изменения параметров звукопровода.

Наиболее близким техническим решением является регулируемое акустоэлектронное устройство временной или фазовой селекции сигналов, в котором для изменения времени задержки использован принцип изменения скорости распространения акустических волн, в частности, за счет использования пьезоэлектрического звукопровода, выполненного из полидоменного монокристалла молибдата гадолиния, содержащего два сегнетоэлектрических домена, разделенных доменной границей (Патент RU №2101853, МПК H03H 9/00, H03H 9/30, 10.01.1998).

На доменной границе происходит трансформация входной продольной акустической волны на две волны: продольную и поперечную, отличающихся своими скоростями. Пространственное перемещение плоской доменной границы вдоль звукопровода приложенным электрическим полем приводит к взаимному изменению размеров доменов и соответственно изменению времени распространения акустического сигнала по звукопроводу, расположенному между двумя пьезопреобразователями, входной из которых преобразует радиочастотный сигнал в сигнал продольной акустической волны, а выходной преобразует только сигнал поперечной волны в радиочастотный сигнал на выходе устройства.

Недостатком этого устройства является то, что в выходном пьезопреобразователе необходимо выделять сигнал чисто поперечной волны и не преобразовывать сигнал продольной волны. Поэтому устройство может работать только на объемных волнах определенного типа.

Как показал патентный поиск, не установлено конструкций регулируемых линий задержки с более широкими пределами регулирования и стабильностью характеристик.

Задачей данного изобретения является создание регулируемого акустоэлектронного устройства, способного работать как на объемных, так и на поверхностных акустических волнах в частотном диапазоне 10-1000 МГц и иметь диапазон перестройки скорости не менее 10% при изменении температуры не более чем на 10°C от номинала.

Технический результат достигается тем, что в регулируемое акустоэлектронное устройство, содержащее звукопровод с расположенными на его поверхности входным и выходным широкополосными преобразователями объемных или поверхностных акустических волн, согласно заявляемому изобретению введен термоэлектрический регулятор температуры, соединенный с звукопроводом, при этом звукопровод выполнен из монокристалла лантан-стронциевого манганита состава La_1-xSr_xMnO₃ (0,12≤х≤0,18) с термически регулируемыми значениями скоростей объемных или поверхностных акустических волн вблизи структурного фазового перехода указанного монокристалла лантан-стронциевого манганита.

Таким образом, технический результат достигается тем, что в предлагаемом регулируемом акустоэлектронном устройстве используется звукопровод, соединенный с дополнительно введенным термоэлектрическим регулятором температуры и состоящий из монокристалла лантан-стронциевого манганита состава La_1-xSr_xMnO₃ (0,12≤x≤0,18) с термически регулируемыми значениями скоростей объемных или поверхностных акустических волн вблизи структурного фазового перехода.

Как показали проведенные авторами эксперименты, наибольшие изменения скоростей продольных и поперечных объемных акустических волн наблюдаются в температурном интервале вблизи структурного фазового перехода, возникающего при комнатной температуре порядка 290-320 К (17-47°C) в зависимости от концентрации ионов стронция. Относительные изменения скоростей продольных и поперечных акустических волн составляют 15-25% при изменении температуры на 10-15°C. При этом монокристаллы лантан-стронциевых манганитов указанного состава имеют относительно малое затухание акустических волн (не более 10 дБ/см) в частотном диапазоне (10-1000 МГц) при комнатных температурах.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображено предлагаемое регулируемое акустоэлектронное устройство, на фиг.2 показано изменение скорости акустических волн при изменении температуры, на фиг.3 - изменение затухания акустических волн при изменении температуры.

Цифрами на чертеже (фиг.1) обозначены:

1 - подложка,

2 - входной широкополосный пьезопреобразователь объемных или поверхностных акустических волн,

3 - звукопровод,

4 - выходной широкополосный пьезопреобразователь объемных или поверхностных акустических волн,

5 - термоэлектрический регулятор температуры.

Регулируемое акустоэлектронное устройство содержит звукопровод 3 с расположенными на его поверхности входным 2 и выходным 4 широкополосными преобразователями объемных или поверхностных акустических волн.

Отличием предлагаемого регулируемого акустоэлектронного устройства является то, что в него введен термоэлектрический регулятор температуры 5, соединенный с звукопроводом 3.

Звукопровод 3 выполнен из монокристалла лантан-стронциевого манганита состава La_1-xSr_xMnO₃ (0,12≤x≤0,18) с термически регулируемыми значениями скоростей объемных или поверхностных акустических волн вблизи структурного фазового перехода указанного монокристалла лантан-стронциевого манганита.

Регулируемое акустоэлектронное устройство работает следующим образом.

Входной радиочастотный сигнал поступает на входной широкополосный пьезопреобразователь 2 устройства и затем в виде акустического сигнала распространяется через звукопровод 3. На выходном широкополосном пьезопреобразователе 4 он снова преобразуется в задержанный по времени радиочастотный сигнал. Изменение времени распространения сигнала осуществляется путем изменения температуры звукопровода 3.

Термоэлектрический регулятор температуры 5 состоит из термоэлектрического преобразователя, источника питания, задатчика времени задержки и блока обратной связи (на фиг.1 условно не показаны). В зависимости от требуемого времени задержки радиосигнала на термоэлектрическом преобразователе задается необходимая температура, соответствующая требуемой скорости распространения акустической волны. Установленное время задержки поддерживается блоком обратной связи путем регулирования температуры звукопровода 3. Измерение и поддержание температуры звукопровода 3 может осуществляться, например, с помощью аналогового электронного устройства, преобразующего температуру в электрический сигнал.

Как показали проведенные авторами эксперименты, путем изменения температуры звукопровода 3 для образца La_1-xSr_xMnO₃ (х=0,175) в интервале 290-300 К было установлено изменение скорости поперечных объемных акустических волн с частотой 700 МГц на 14%.

При этом относительное изменение затухания составило 5% в данном интервале изменения температуры при среднем затухании в 10 дБ/см и точности регулирования температуры порядка 0,1°C (фиг.2, 3).

Использование заявляемого изобретения позволило создать регулируемое акустоэлектронное устройство, способное работать как на объемных, так и на поверхностных акустических волнах в частотном диапазоне 10-1000 МГц и иметь диапазон перестройки скорости не менее 10% при изменении температуры не более чем на 10°C от номинала.

Регулируемое акустоэлектронное устройство, содержащее звукопровод с расположенными на его поверхности входным и выходным широкополосными преобразователями объемных или поверхностных акустических волн, отличающееся тем, что в него введен термоэлектрический регулятор температуры, соединенный с звукопроводом, при этом звукопровод выполнен из монокристалла лантан-стронциевого манганита состава La_1-xSr_xMnO₃ (0,12≤x≤0,18) с термически регулируемыми значениями скоростей объемных или поверхностных акустических волн вблизи структурного фазового перехода указанного монокристалла лантан-стронциевого манганита.

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для беспроводной передачи энергии на средние расстояния. Достигаемый технический результат - повышение КПД в системах беспроводной передачи энергии.

Полосовой высокоизбирательный перестраиваемый lс-фильтр // 2504897

Предлагаемое устройство относится к радиоэлектронике и может быть использовано в профессиональных радиоприемных устройствах. Достигаемый технический результат - улучшение электрических параметров фильтра: увеличение коэффициента прямоугольности АЧХ и затухания в полосе задерживания, расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности перестройки фильтра.

Многодиапазонный полосовой перестраиваемый lc-фильтр // 2496226

Предлагаемое устройство относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов в приемно-передающих профессиональных устройствах связи.

Перестраиваемый режекторный lc-фильтр // 2495523

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве входного устройства профессионального радиоприемника. Технический результат заключается в обеспечении электронно-перестраиваемой полосы режекции в рабочем диапазоне частот.

Способ выделения полезного сигнала из шумов - "метод зеркальных шумовых образов" и устройство для его осуществления // 2480897

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для повышения точности и чувствительности разных измерительных приборов и оборудования в радиолокационных станциях, системах связи и т.п.

Ультразвуковой фазовый вибропреобразователь // 2472109

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для измерения параметров вибраций в различных отраслях машиностроения. .

Вибратор, вибропреобразователь, генератор колебаний и электронное устройство // 2470457

Высокоизбирательный полосовой перестраиваемый lc-фильтр // 2453985

Изобретение относится к радиоэлектронике. .

Колебательная система электромеханического фильтра с держателем // 2442276

Изобретение относится к радиотехнике, а конкретно к электрическим фильтрам с механическими резонаторами. .

Ультразвуковая линия задержки на объемных акустических волнах // 2169429

Изобретение относится к устройствам обработки радиосигналов на объемных акустических волнах и может быть использовано в широкополосных системах связи, радиолокации, системах радиопротиводействия, а также в калибраторах различного назначения, включая калибраторы дальности радиолокационных станций и высотомеров.

Частотно-избирательное устройство для обработки сигналов на поверхностных акустических волнах // 2507677

Изобретение относится к радиотехнике и акустоэлектронике и может быть использовано в устройствах измерительной техники и в радиосвязи. Достигаемый технический результат - повышение разрешающей способности частотно-избирательного устройства для обработки сигналов на ПАВ в процессе параллельной обработки сигналов различных частот. Частотно-избирательное устройство для обработки сигналов на поверхностных акустических волнах (ПАВ) включает слоистый звукопровод из фононного кристалла в форме удлиненной пластины, на одной широкой грани которой размещен слой твердого вещества с акустическим импедансом, отличным от материала звукопровода, и связанные со звукопроводом по меньшей мере два электроакустических преобразователя, пластина фононного кристалла образована размещенной в матрице решеткой единичных протяженных элементов, продольная ось которых совпадает с шириной пластины, слой твердого вещества полностью покрывает поверхность пластины, причем входной электроакустический преобразователь выполнен с возможностью возбуждения ПАВ Лява в слое твердого вещества и размещен на широкой грани на одном конце пластины, слой твердого вещества в направлении длины пластины имеет участок переменной толщины, приемные электроакустические преобразователи расположены на другой широкой грани пластины. 5 з. п. ф-лы, 6 ил.

Полосовой перестраиваемый lc-фильтр // 2516756

Полосовой перестраиваемый LC-фильтр относится к радиоэлектронике и может использоваться для частотной селекции сигналов в радиоприемных устройствах. Достигаемый технический результат - улучшение избирательности и расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности перестройки по частоте. Полосовой перестраиваемый LC-фильтр содержит полосовую цепь, которая состоит из первой катушки индуктивности, к первому выводу которой подключен первый конденсатор, второй вывод которого соединен со вторым конденсатором, ко второму выводу которого подключена вторая катушка индуктивности, второй вывод которой соединен с общей шиной, а также третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой конденсаторы. 4 ил.

Режекторный lc-фильтр // 2520422

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве входного устройства профессионального радиоприемника. Достигаемый технический результат - улучшение неравномерности АЧХ и увеличение коэффициента передачи в рабочей полосе частот при обеспечении необходимой режекции одной из заданных частот. Режекторный LC-фильтр содержит фильтр нижних частот, который состоит из N катушек индуктивности, соединенных друг с другом последовательно, к каждому из выводов этих катушек индуктивности подключен конденсатор, вторые выводы конденсаторов соединены с общей шиной, при этом к первому выводу первой катушки индуктивности фильтра нижних частот подключен первый контур, состоящий из параллельно соединенных катушки индуктивности и конденсатора, ко второму выводу последней катушки индуктивности фильтра нижних частот подключен второй контур, состоящий из параллельно соединенных катушки индуктивности и конденсатора, второй вывод второго контура соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра. 2 ил.

Многоканальная отражательная линия задержки на поверхностных акустических волнах // 2522886

Изобретение относится к устройствам акустоэлектроники, предназначенным для формирования кодированного информационного сигнала в системах радиочастотной идентификации объектов. Технический результат - повышение достоверности приема и обработки информационного сигнала, повышение технологичности сборочных операций. Для этого многоканальная отражательная линия задержки на поверхностных акустических волнах выполнена на подложке из пьезоэлектрического материала, содержащая входной преобразователь, отражательные элементы с выходными контактами, к которым подключена внешняя нагрузка, отражательные элементы выполнены в виде встречно-штыревых преобразователей. Входной преобразователь состоит из n отдельных идентичных встречно-штыревых преобразователей, соединенных параллельно, каждый из которых образует самостоятельный акустический канал. В каждом акустическом канале с каждой стороны от встречно-штыревого преобразователя установлены отражающие элементы. Отражающие элементы в акустических каналах с каждой из сторон расположены по одной линии и на равных расстояниях от краев подложки. К выходным контактам отражательных элементов подключена регулируемая нагрузка в виде индуктивности, емкости или резистора. N отдельных идентичных встречно-штыревых преобразователей расположены вдоль линии, имеющей угол наклона α к линии расположения отражательных элементов. 1 ил.

Способ фильтрации сигналов произвольной формы // 2530211

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для обработки предварительно зарегистрированных однократных или редко повторяющихся нестационарных сигналов, сопровождаемых широкополосным стационарным процессом, например вибрационным. Достигаемый технический результат - выделение нестационарных сигналов, имеющих ограниченную длительность, произвольных по форме и спектру частот. Способ фильтрации нестационарных сигналов выполняется посредством корреляционного приема предварительно записанных на носитель информации с последующим выделением полезного сигнала, а поиск полезного сигнала осуществляется одновременно с запоминанием мгновенных значений корреляционной функции и спектральной плотности сигнала, их сравнением и выявлением отличий соответствующих характеристик от признаков стационарности, при этом производят оценку амплитудно-частотного диапазона полезного сигнала. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фильтр гармоник коротковолнового передатчика // 2538299

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в фильтрах гармоник усилителей мощности широкодиапазонных радиопередатчиков. Технический результат - обеспечение согласования фильтра гармоник во всем рабочем диапазоне частот радиопередатчика и повышение коэффициента передачи при одновременном снижении уровня гармонических составляющих передаваемого сигнала. Фильтр гармоник коротковолнового передатчика содержит в средней своей части N средних катушек индуктивности, где N - число частотных поддиапазонов, первый конденсатор переменной емкости, подключаемый к первому выводу каждой средней катушки индуктивности при помощи одного из N первых переключателей, и второй конденсатор переменной емкости, подключаемый к второму выводу каждой средней катушки индуктивности при помощи одного из N вторых переключателей, N входных Г-образных звеньев, каждое из которых состоит из двух катушек индуктивности, точка соединения которых соединена с первым выводом соответствующей средней катушки индуктивности, и N выходных Г-образных звеньев, каждое из которых состоит из двух катушек индуктивности, точка соединения которых соединена с вторым выводом соответствующей средней катушки индуктивности, входные переключатели и выходные переключатели. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Фильтр гармоник коротковолнового передатчика // 2541195

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в усилителях мощности широкодиапазонных радиопередатчиков. Технический результат - обеспечение согласования во всем рабочем диапазоне частот радиопередатчика при одновременном упрощении процессов настройки. Фильтр гармоник коротковолнового передатчика содержит N переключаемых по входу и выходу при помощи входных и выходных переключателей LC-фильтров, каждый из которых содержит первую и вторую катушки индуктивности в продольных плечах, соединенные между собой, и конденсатор, включенный между точкой соединения катушек индуктивности и общей шиной, конденсатор переменной емкости, общий для всех LC-фильтров, в каждый LC-фильтр введен понижающий автотрансформатор, вторичная обмотка которого подключена параллельно конденсатору, а первичная обмотка понижающего автотрансформатора подключена к конденсатору переменной емкости через один из N дополнительно введенных переключателей, причем конденсатор переменной емкости выполнен в виде набора конденсаторов, переключаемых при помощи устройства управления. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

Многочастотный резонатор на объемных акустических волнах // 2541927

Изобретение относится к СВЧ электроакустике и является основой для создания стабилизированных генераторов сетки частот, узкополосных фильтров, высокочувствительных сенсоров и других СВЧ частотозадающих элементов для средств связи, автоматики и радиолокации. Технический результат - обеспечение высокой стабильности частоты генерации и минимального значения фазовых шумов в широком частотном диапазоне. Многочастотный резонатор на объемных акустических волнах содержит звукопровод и источник акустических колебаний, который включает в себя пьезоэлектрик, верхний и нижний металлические электроды , при этом источник акустических колебаний размещен на одной из поверхностей звукопровода, звукопровод выполнен из ориентированного монокристалла алмаза с кристаллографическими плоскостями срезов(100), или (110), или (111), соответствующих направлениям распространения чистых продольных мод. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Отражательная линия задержки // 2567186

Изобретение относится к устройствам акустоэлектроники, в частности к отражательным линиям задержки, функционирующим на поверхностных акустических волнах. Техническим результатом предлагаемой конструкции ОЛЗ является увеличение амплитуды информационного сигнала и расширение ее функциональных возможностей. Технический результат достигается тем, что ОЛЗ содержит подложку из пьезоэлектрического материала, на поверхности которой выполнен входной преобразователь, состоящий из n встречно-штыревых преобразователей (ВШП), соединенных параллельно и расположенных на общей оси, имеющей наклон под углом α к линии расположения отражательных элементов, которые установлены по обеим сторонам входного преобразователя. При этом входной преобразователь установлен таким образом, что расстояния между крайними ВШП преобразователя и отражательными элементами, определяющие минимальные (максимальные) временные задержки, имеют равные значения и, кроме того, отражательные элементы, формирующие одинаковые временные задержки импульсов информационного сигнала, выполнены сфазированными относительно друг друга. 4 ил.

Резонатор на поверхностных акустических волнах // 2633658

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к пьезотехнике и акустоэлектронике. Резонатор на поверхностных акустических волнах содержит подложку из пьезоэлектрического материала с высоким коэффициентом электромеханической связи, на поверхности которой сформированы встречно-штыревой преобразователь и не менее двух отражающих структур, состоящих из массивов отражателей, выполненных с шириной и периодом следования, кратным определенной доле длины волны. Встречно-штыревой преобразователь резонатора разделен на две секции электродов акустической полостью, длина которой между двумя секциями встречно-штыревого преобразователя выбирается из диапазона 0,01 λ/δfR<L<3,0 λ/δfR, где L - длина акустической полости, δfR - относительная ширина полосы отражения отражающих структур, которая может принимать значение δfR=0,003..0,03, λ - длина поверхностной акустической волны на свободной поверхности на резонансной частоте. Техническим результатом является повышение добротности резонатора на поверхностных акустических волнах. 16 з.п. ф-лы, 4 ил.