книги / Обработка радиосигналов акустоэлектронными и акустоопритческими устройствами

Обработка радиосигналов акустоэлектрошшми и акустооптнчсскими уст­ ройствами. — Л .: Наука, 1983. — 116 с.

В сборнике представлены результаты теоретических и экспериментальных исследовании, посвященных актуальным проблемам обработки сложных радиосигналов акустоэлектроинымн и акустооптнчсскими методами. Рас­ сматриваются вопросы расчета, проектирования, изготовления и измерения параметров акустоэлсктроипых и акустооптнческих устройств. Опреде­ ляются технические характеристики, предельные параметры и ограничения рассматриваемых устройств.

О т в е т с т в е н н ы и ре д а к т о р д о к т о р т е х н и ч е с к и х и а у к

о . в ; 1 ф Л Д К О В

Р е ц е н з е н т ы : В. Л. САРЫЧЕВ, Б. С. Т1ШОФЕЕВ

ОБРАБОТКА РАДИОСИГНАЛОВ АКУСТОЭЛЕКТРОННЫМИ И АКУСТООПТИЧЕСКИМИ УСТРОЙСТВАМИ

Утверждено к печати Научным советом по проблеме «Голография»

Редактор издательства Я. Я. Шарова. Художник И. П. Нремлев Технический редактор Е, В . Полиектова

Корректор Л. Я. Номм

НБ № 20586

Сдано в набор 08.09.82. Подписано к печати 0G.05.83. М-24115. Формат 60x90V,*. Бумага типографская № 2. Гарнитура обыкновенная. Печать высокая. Печ. л. 71/, = =7.50 уел. печ. л. Уел. кр.-отт. 7.80. Уч.-пзд. л. 8.04. Тираж 1600. Изд. К» 8328. Тип. зак. 1772. Цена 1 р. 20 к.

•Издательство «Наука». Ленинградское отделение. 199164, Ленинград, В-164, Менделеевская лин., 1.

Ордена Трудового Красного Знамени Первая типография издательства «Наука». 199034, Ленинград, В-34,-9 линия, 12.

В предлагаемом читателю сборнике представлены статьи из­ вестных специалистов в области создания и применения акустоэлектронных и акустооптнческих устройств обработки радиосиг­ налов.

Публикуемые работы посвящены как теоретическим исследова­ ниям, так п характеристике достигнутых практических результа­ тов. Они охватывают широкий круг прикладных вопросов совре­ менной акустоэлектропики, в том числе и ее составной части — акустооптики.

Выполняемые в последние годы исследования в дайной области показали, что методы акустоэлектроники и акустооптики явля­ ются наиболее перспективными при аналоговой обработке радио­ сигналов; дальнейшее совершенствование техники обработки сигна­ лов требует создания гибридных устройств и систем, использую­ щих как аналоговые, так и цифровые методы; перспективные исследования должны быть направлены на разработку СВЧ акустоэлектронных и акустооптнческих устройств (в том числе и цифро­ вых).

Сказанное выше подтверждают, в частности, статьи настоя­ щего сборника. Они, как представляется редактору, привлекут к себе внимание специалистов и будут способствовать дальней­ шему развитию исследований в данной области.

С. В . Кулаков

Б.Я . БЕРШАДСКИЙ, Л. Г . ВАВИЛОВ, М. А. КУЗНЕЦОВА, II. П. ОСИПОВА, А. П. ФЕДОРОВ, Л . А. ХОТИМЛ ЕР

ЛЕНТОЧНЫЕ ДИСПЕРСИОННЫЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ЛИНИИ ЗАДЕРЖКИ С ОТРАЖАТЕЛЬНЫМИ СТРУКТУРАМИ

Формирование и обработка сложных сигналов повышенной длительности (десятки—сотни микросекунд) с виутршшпульенои линейной частотной модуляцией может успению осуществляться на ленточных дисперсионных ультразвуковых линиях задержки (ДУЛЗ).

Наиболее перспективной конструкцией волноводных ДУЛЗ является, по-впднмому, ДУЛЗ с отражательными решетчатыми структурами [1, 2], схема расположения конструктивных элсмеитов в которой показана на рис. 1, а. Такие ДУЛЗ имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с ДУЛЗ, использую­ щими волну Лэмба [3], главными из которых являются: возмож­ ность управления формой комплексной частотной характеристики за счет изменения размеров элементов отражательных структур; малая величина начальной задержки; технологичность конструк­ ции и повторяемость характеристик в производстве; низкий уро­ вень ложных сигналов.

Авторами разработана технология изготовления ДУЛЗ с от­ ражательными решетчатыми структурами для диапазона рабочих частот 5-f—10 МГц и длительности дисперсионной задержки до 200 мкс. В качестве материала звукопровода использовалась лента толщиной 0.2 мм из отечественного термостабилыюго сплава 44НХМТ, которая нашла широкое применение прн изготовлении недисперсионных УЛЗ на нулевой сдвиговой волне.

В указанном диапазоне частот в зависимости от требуемых параметров ДУЛЗ отражательные решетчатые структуры могут содержать до нескольких тысяч канавок шириной 150-1-300 мкм глубиной 2-^20 мкм на поверхности звукопровода длиной до 0.5 м.

При разработке технологического процесса изготовления от­ ражательных решеток методом фотолитографии необходимо было решитьдве основные задачи: выбор травителя материала звуко­ провода ДУЛЗ п режимов травления; выбор типа фоторезиста для создания защитной маски прн последующем травлении и способа его нанесения на ленту большого размера с невысокой чистотой поверхности. Последнее обстоятельство требует получе­

стравливаемого металла по всей поверхности, малое боковое подтравливание под пленку фоторезиста и не разрушать защитную маску резиста. Лучшие результаты были получены при исполь­ зовании растворов хлорного железа с введением азотной кислоты и без нее.

Было отмечено, что данный сплав в присутствии азотной кис­

Рис. 1. Расположение конструктивных элементов в ДУЛЗ (а) н конструкции ДУЛЗ с низким уровнем ложных сигналов (б).

Пр — преобразователь, ОК — отражательная канавка, ЗП — звукопровод, П — погло­ титель, РО — рассеивающее отверстие.

Время травления на глубину 7—8 мкм при ширине линий н промежутков между ними порядка 250 мкм в растворе хлорного железа в присутствии азотной кислоты составляет 8-f-lO мин, а в растворе хлорного железа без азотной кислоты с плотностью 1.30 г/см3 — 1.0-г-1.5 мин. Кроме того, введение кислоты увеличи­ вает боковое подтравливание под пленку фоторезиста, что, есте­ ственно, ухудшает качество получаемых линий задержки. По­ этому мы остановились на растворе травления, содержащем хлор­ ное железо с плотностью 1.30 г/см3 без кислоты.

готовления отражательных решеток на ленточных звукопроводах может быть схематически представлен в следующем виде:

—обезжиривание звукопроводов венской известью,

—нанесение пленочного фоторезиста с помощью валкового ламинатора при температуре 383-f-393 К и выдержка при комнат­ ной температуре перед экспонированием в течение 30 мил для

завершения в пленке усадочных деформирующих процессов,

—экспонирование актиинчным излучением через фотошаблон

ивыдержка при комнатной температуре в течение 10 мин для

Рис. 2. Экспериментальные характеристики ДУЛЗ.

1, 2 — характеристика вносимых потерь и характеристика групповой задержки ДУЛЗ с отожженным звукопроводом; з, 4 —характеристика вносимых потерьихарактеристика группешой задержки ДУЛЗ с неотожженньш звукопроводом.

завершения темповых фотохимических реакции в пленке фото­ резиста.

—проявление в растворе Na2C 03 (10 г/л), NaCl (5 г/л) до пол­ ного удаления экспонированных участков слоя,

—травление в растворе хлорного железа плотностью 1.3 г/см3 при комнатной температуре,

—удаление защитной пленки фоторезиста в растворе NaOH

(100 г/л),

— промывка и сушка.

Экспериментальная проверка изложенных выше положений производилась на образцах, при расчете и изготовлении которых были заданы следующие электрические характеристики: средняя частота 5 МГц, дисперсионная задержка 65 мкс, полоса частот 1.5 МГц.

При этом ширина канавок и расстояние между ними изменя­ лись от 262 до 337 мк, необходимая глубина канавок составляла

7 мк, количество канавок — 154, длина каждой отражающей структуры — 0.09 м, ширина — 0.02 м.

Проведенные измерения изготовленных образцов показали, что размеры канавок и их глубина в пределах допуска соответство­ вали заданным.

Для возбуждения и приема упругих волн использовались преобразователи из пьезокерамики ЦТС-19 с никелевым покрытием размером 8 x 0 .2 мм, поляризованные по длинной стороне. Пла­ стины крепились к торцовой части звукопровода с помощью при­ поя ПОСК-50. Этот же припой использовался в качестве погло­ щающего покрытия, наносимого по периметру звукопровода для подавления ложных сигналов. Практическая проверка показала, что лужение кромок звукопровода нс обеспечивает подавления до необходимого уровня.

Удовлетворительные результаты (—>30 дБ) были получены при совмещении лужения, сверления ряда отверстий диаметром 1.5 мм вблизи кромки звукопровода и заноса на 5° боковых и задней кромки звукопровода, как это показано на рис. 1, б. На рис. 2 представлены характеристики вносимых потерь до от­ жига звукопровода (3) и после (1), которые снимались по узко­ полосному радиоимпульсу в 75-омном тракте, а также характе­ ристики групповой задержки до отжига (2) и после (4), получен­ ные фазовым методом. Следует отметить, что отжиг звуконроводов существенно влияет на среднюю частоту и крутизну дисперсион­ ной характеристики ДУЛЗ’.

Результаты измерений характеристик ДУЛЗ с отожженным звукопроводом хорошо согласуются с расчетными значениями.

Выводы

Разработанная технология изготовления позволяет создать дисперсионные волноводные УЛЗ с отражательными структурами в диапазоне рабочих частот 5-^10 МГц.

Результаты экспериментальных исследований образцов пока­ зали хорошее согласование их характеристик с расчетными.

v.MTT-21, N 4, p. 186—194.

2.Р о г а ч е в В. И. Устройства обработки сигналов ыа акустических полноводах. — Л. : Изд. ЛГУ, 1979. — 168 с.

3.Т у р и у а. Акустические дисперсионные линии задержки для сжатия

СПЕКТРОАНАЛИЗАТОРЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ УСТРОЙСТВ ИА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

К современным спектроанализаторам радиосигналов предъяв­ ляются требования высокого быстродействия, широкой полосы обзора, большого числа элементов разрешения, обеспечения воз­ можности обработки одиночных импульсных радиосигналов при относительной простоте конструкции, технологичности произ­ водства, малых габаритах и весе.

Практически все наиболее известные типы аналоговых элек­ тронных анализаторов спектра радиосигналов могут быть по­ строены на основе применения пассивных устройств па поверх­ ностных акустических волнах (ПАВ). Конструктивно такие спек­ троанализаторы представляют собой сочетание устройств на Г1АВ с электронными узлами. Малые габариты и вес, простота конструк­ ции, технологичность производства устройств на ПАВ позволяет решать задачу комплексной микроминиатюризации аппаратуры.

В таблице приводятся параметры разработанных в настоящее время устройств на ПАВ и дана оценка характеристик спектро­ анализаторов, выполненных на их основе.

Полосовые фильтры и резонаторы могут применяться в ка­ честве частотно-избирательных элементов анализаторов спектра последовательных и параллельных типов [1].

Анализаторы спектра последовательного типа поочередно вы­ деляют спектральные компоненты сигнала с помощью одного частотно-избпрательного элемента. Наиболее распространенными являются анализаторы, в которых перемещают спектр исследуе­ мого сигнала относительно полосы пропускания частотно-изби­ рательного элемента посредством изменения частоты колебания гетеродина. Разрешающая способность анализаторов спектра та­ кого типа приблизительно равняется полосе пропускания частотноизбирательного элемента, полоса обзора определяется девиацией частоты колебания гетеродина. Недостатком последовательных анализаторов является малое быстродействие, которое может быть повышено при применении сжатия выходного сигнала ди­ сперсионным устройством [2]. Однако и в этом случае быстро­ действие недостаточно для обработки сигналов в реальном мас­ штабе времени.

В анализаторах спектра параллельного типа, способных вы­ полнять обработку сигналов в реальном масштабе времени, спект­ ральные компоненты выделяются набором частотно-избиратель­ ных элементов одновременно. Разрешающая способность здесь также соответствует полосе пропускания частотно-избирательпых элементов, а полоса обзора — их количеству. При большом числе этих элементов конструкция усложняется. Параллельный спектро­ анализатор позволяет получить информацию не только об амплп-