Преобразователь поверхностной акустической волны

 

ПРЕОБРАЗСФАТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ АКУСТИЧЕСЖОП ВОЛНЫ, содержащий подложку, преобразователь объ .емной акустической волны и регулярную упругую неоднородность, расположенные на ПРОТИВОПОЛОЖНЫ : сторонах подложки, о-т л ича ющий с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона в область высоких частот, регулярная упругая неоднородность выполнена в виде пластины из полидоменного сегнетоэластического материала с регулярной структурой доменных границ, ориентированных в пределах апертуры преобразователя объемной акустической волны параллельно друг друга. (Л JfOAg 1/: Z X ел :о

(1% (И)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(ТИЙ (21) 3416705/40-23 (22) 31.03.82 (46) 07.03.84.Бюл. Р 9 (72) A.Н.Алексеев, F.Ô.Äóäíèê и И.В.Злокаэов (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени инженерно-пиэический институт и Днепропетровский государственный университет (53) 621.372.85(088.8) (56) 1. Викторов И.A. Звуковые поверхностные волны. И., Наука, 1981, с. 97-100.

2. Речицкий В,И. Акустоэлектронные радиокомпоненты. И., Советское радио, 1380, с. 14, рис.1,2 (прототип).! (54) (57) ПРЕОВРАЗСВАТЕЛЬ IIOBEPXHOCTНОЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ, содержащий подложку, преобразователь объ.емной акустической волны и регулярную упругую неоднородность, расположенные на противоположныр: сторонах подложки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью рас аирения частотного диапазона в область высоких частот, регулярная упругая неоднородность выполнена в виде пластины из полидоменного сегнетоэластического материала с регулярной структурой доменных границ, ориентированных в пределах апертуры преобразователя объемной aicycФ тической волны параллельно друг Е друга.

1078591

45

Изобретение относится к элементам и. устройствам акустики, в частности к преобразователям поверхностных акустических волн (ПАВ) и может использоваться в устройст- j в ах о бра бот к и сигналов и при борах неразрушающего контрол я.

Известен преобразователь ПАВ, основанный на трансформации объемных акустических волн (OAB) в поверхностные Pl) .

Недостатком известного преобразователя является сложность технологии его изготовления, связанная с необходимостью выполнения на рабочей поверхности звукопровода регулярной системы пазов и канавок.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь ПАВ, содержащий подложку, преобразователь ОАВ и регулярную упругую неод-. нородность, расположенные на противоположных сторонах подложки P) .

Недостатком указанного преобразователя IIAB является ограниченность сверху частотного диапазона . преобразователя (100 t ".Ãö), что обусловлено технологическими сложностями выполнения поверхностной упругой неоднородности (системы пазов и канавок) с малым периодом.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона в область высоких частот.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе поверхностной акустической волны, содержащем подложку, йреобразователь объемной акустической волны и регулярную упругую неоднородность, расположенные на противоположных сторонах подложки, регулярная упругая неоднородность выполнена в виде пластины из полидоменного сегнетоэластического материала с регулярной структурой доменных границ, ориентированных в пределах апертуры преобразователя объемной акустической волны, параллельно друг другу .

На чертеже изображен предлагаемый преобразователь IIAB.

Устройство содержит подложку 1, на одной стороне которой закреплен преобраэовател1. ОАВ, выполненный в виде пьезоэлектрической пластины 2 с нанесенными на нее электродами 3, подсоединенными к генератору (приемнику) 4 высскочастотного электрического сигнала, а также регулярную упругую неоднород" ность на рабс:ей стороне подложки 1, выполненную в виде жестко механически связанной с подложкой

1 пластины 5 из сегнетоэластического материала с регулярной структурой полосковых сегнетоэластических доменов (полидоменная структура), ориентированных разделяющими их доменными стенками б параллельно друг другу и перпендикулярно заданному направлению распространения IIAB.

Преобразователь работает следующим образом.

В режиме излучения приложенное к электродам 3 пластины 2 электрическое напряжение от генератора

4 высокочастотного электрического сигнала вызывает возбуждение объемных акустических волн ОАВ, распространяющихся по пластине 2 к рабочей поверхности подложки 1.

При падении OAB на сегнетоэластическую пластину 5 с регулярной структурой полосковых сегнетоэластических доменов происходит трансформация ОАВ и ПАВ, распространяющуюся по рабочей поверхности подложки в направлении, перпендикулярном разделяющим сегнетоэластические домены стенкам б. Действительно поскольку соседние сегнетоэластические домены отличаются друг от друга ориентацией спонтанной деформации и, как следствие, знаком или (и) величиной упругих свойств (жесткостью или податливостью) в данном направле. нии, то при падении ОАВ на регулярную структуру сегнетоэластических доменов, последняя созда-, ет на поверхности подложки 1 соответствующую регулярную совокупность нормальных возмущений, являющихся источником поверхностных акустических волн (ПАВ).

При этом эффективность трансформации OAB u IIAB оказывается наибольшей в том случае, когда период регулярной доменной структуры оказывается равным длине волны д, ПАВ в материале звукопровода.

Плоскость фронта возбуждаемых ПАВ определяющая направление их ðàñпространения, формируется доменными стенками.

В режиме приема распространяющаяся по рабочей поверхности подложки IIAB 1, попадая в область расположения пластины 5, воспринимает ее как регулярную пространственную упругую неоднородность и при равенстве периода последней длине волны IIAB эффективно трансформируется в ОАВ, распространяющуюся вглубь подложки 1, и которая далее преобразуется преобразователем OAB (пластина 2 с электродами 3) в высокочастотный электрический сигнал и воспринимается приемником 4. Наиболее эффективное преобразование ПАВ в

CAB и далее в высокочастотньФ

1078591

20

30

Составитель Н.Чистякова

Редактор И. Середа Техред М.Гергель

Корректор A.Òÿcêo

Заказ 983/51 Тираж бб2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород; ул. Проектная, 4 электрический сигнал имеет место

И том случае, когда фронт детектируемой ПАВ параллелен доменным стенкам сегнетозластической пластины, а длина волны ПАВ равна периоду регулярной структуры сегнетоэластических доменов.

Следует отметить, что возможен иной вариант выполнения преобразователя ПАВ, когда преобразователь CAB может иметь и любую дру гую, например, магнитную природу.

Акустическая связь сегнетоэластической пластины 5 с рабочей поверхностью подложки 2 может быть осуществлена, помимо жесткого механического соединения, и другими. средствами, в частности, акустическим контактом через слой жидкости ,и т.д. Полосковая доменная структура может характеризоваться не только плоскостной, но и зигзагообразной доменной границей, при условии, что в пределах апертуры преобразователя OAB или пучка IIAB разделякхцие соседние домены доменные стенки параллельны друг другу.

Результаты экспериментов подтверждают воэможность реализации двойного преобразователя ОАВ-ПАВОАВ с суммарными потерями, не ре.— . вьыающими 45 дБ (на двойное преобразование) беэ дополнительного со- гласования преобразователей ОАВ, а также обнаруживают явную корреляцию частот наиболее эффективно возбуждаемых IIAB с периодом регулярной структуры сегнетоэластической пластины, находящейся в акустическом контакте с рабочей стороной подложки. Частоты возбуждакщихся

ПАВ лежат в пределах от 63 МГц (при периоде доменной структуры 20 мкм) до 22 МГц (при периоде 50 мкм).

Технология изготовления предлагаемого преобразователя ПАВ на частоты в несколько десятков мегагерц является более простой технологией изготовления по сравнению с известными преобразователями, работакщими в этом диапазоне частот.

Кроме того, зависимость частоты возбуждаемых IIAB от периода регулярной структуры сегнетозластических доменов, с учетом существования сегнетоэластиков с гораздо более мелкой регулярной доменной структурой, например с периодЪм

0,01 мкм для К I å (МоО,() 4 или

К lq (@04 ) g предполагает возможность реализации преобразователя

1IAB на частоты порядка 10 Гц.