4. Матеріали акустоелектроніки

Матеріали акустоелектроніки представлені в таблиці №1.

Таблиця №1

№ п/п	Матеріал	Швидкість поширення ПАХ, м/с	Квадрат коефіцієнту електромеханічного зв'язку – показник сили п'єзоелектрика, К2	Температурний коефіцієнт затримки ατ, (1/град)·106
1	Ніобіт літію LiNbO3, повернутий зріз	4000	0,057*	72
2	Термостабільний кварц SiO2 (кварц, термостабільний зріз, або ST-зріз)	3158	0,0016	0** (20ºС)
3	Гермонат вісмуту Bi12GeO20	1681***	0,017	120
* - сильний п'єзоелектрик. Прилади на цьому матеріалі мають найменші втрати (втрати не в самому матеріалі, а втрати, пов'язані з перетворенням) ** - матеріал застосовується, коли треба високу температурну стабільність, наприклад, для генераторів на ПАХ *** - матеріал забезпечує максимальну затримку при заданих розмірах

5. Зустрічно-штирьовий перетворювач (зшп)

Мал. №2

1-підкладка, 2-вхідний перетворювач, 3-вихідний перетворювач

Суміжні електроди утворюють планарний конденсатор. Електричні заряди на електродах ЗШП 2 внаслідок оберненого п'єзоефекту викликають появу локальних пружних збурень підложки, що розповсюджуються як ПАХ. ЗШП 3 перетворює ПАХ на електричний сигнал, що виділяється на навантаженні R_н. ЗШП – антенна решітка, утворена періодично розташованими випромінювачами або приймачами – електродами. Максимальна ефективність антенної решітки досягається при синфазній інтерференції хвиль, що випромінюють її елементи.

Цій умові відповідає рівність: d=λ,

де λ – довжина ПАХ на частоті f₀.

Частота f₀ називається частотою акустичного синхронізму і визначається співвідношенням f₀=V/d, де V – швидкість ПАХ. При відстроюванні від частоти f₀ ефективність випромінювання зменшується. Крім частотної селективності, пристрій на ПАХ забезпечує затримку сигналу τ=L/V.

6. Зв'язок між структурою зшп та його частотною характеристикою

На частоті f₀ акустичного синхронізму f₀ вектори І, ІІ, ІІІ, ІV будуть синфазні, а сигнал - максимальний:

На деякій частоті f > f₀ вектори І, ІІ, ІІІ, ІV мають різні фази, і сигнал зменшується:

При подальшому збільшенні частоти, коли зсув фаз між векторами І, ІІ, ІІІ, ІV дорівнюватиме π/2, сигнал дорівнюватиме нулю:

І мпульсна характеристика Н(f)=sincX=sinX/X;

N – кількість електродів.

Частотна характеристика і топологія ЗШП зв'язані між собою перетворенням Фур'є, оскільки імпульсна характеристика однозначно по закону прямої пропорційності пов'язана зі структурою ЗШП.

Мал. №3

X_B=π , (N*π(f_B-f₀))/2f₀ = π => N(f_B-f₀) = 2f₀ => f_B-f₀ = 2f₀/N

f_B=f₀(1+2/N) => ∆f₀ = 4f₀/N => ∆f₀/f₀ = 4/N => ∆f_-3дБ/f₀ – 1,77/N

Щоб отримати структуру з потрібною АЧХ, треба здійснити зворотне

перетворення Фур'є. Якщо перекриття електродів постійне, то такий ЗШП називається неаподизованим. Форма АЧХ в неаподизованому ЗШП смугова, але дуже далека від прямокутної. Для неї є характерним високий рівень в смузі не пропускання (-13 дБ).