Устройства акустоэлектроники

В большинстве случаев М. п. работают при наличии постоянной составляющей магн. поля Нд (магн. индукции Вд) с целью линеаризации эффекта магнитострик-ции при этом колебания сердечника в режиме излучения происходят с частотой возбуждающего поля, а в режиме приёма эдс в обмотке имеет частоту внеш. звукового давления. Пост, подмагничивание создаётся либо протекающим по обмотке пост, током, либо с помощью пост, магнитов, либо за счёт остаточной намагниченности. В излучателях звука величину //д выбирают так, чтобы получить макс, эффект преобразования энергии или достичь предельной излучаемой мощности (в последнем случае Вд ч В /2, где — индукция насыщения). В приёмниках достаточной бывает остаточная намагниченность, при к-рой чувствительность ближе к макс, значению. В устройствах акустоэлектроники — фильтрах, стабилизаторах, линиях задержки — пост, поле используют иногда и для управления их характеристиками — коэф. передачи, величиной потерь, ра- [c.9]

В пьезоэлектрич. кристаллах акустич. волны могут взаимодействовать не только между собой, но и с эл,-магн. волнами, в частном случае — с однородным электрич. или магн. полем. Напр., встречное взаимодействие бегущих акустич. волн одинаковой поляризации в пьезоэлектрич. кристалле приводит к возбуждению однородного электрич. поля удвоенной частоты. Этот эффект используется в устройствах обработки сигналов в акустоэлектронике. [c.291]

Монокристаллы сульфида кадмия и селенида кадмия представляют значительный интерес для использования в приборах сверхвысокой частоты (СВЧ) акустики и акустоэлектроники. Удачное сочетание полупроводниковых и пьезоэлектрических свойств этих кристаллов позволяет создавать на их основе ряд перспективных устройств, применение которых улучшит рабочие характеристики и значительно расширит частотный диапазон радиоэлектронной аппаратуры, основанной на использовании ультразвука. [c.5]

Изучение упругих волн в кристаллах, или, более точно, в монокристаллах, имеет фундаментальное значение для физики твердого тела и представляет собой основу многих современных научных направлений — квантовой акустики, акустоэлектроники, акусто-оптики и т. д. Если говорить о традиционных приложениях акустики твердого тела — ультразвуковых линиях задержки и фильтрах, то здесь использование монокристаллов позволяет существенно повысить рабочие частоты соответствующих устройств, так как затухание звука в этом случае значительно меньше, чем в изотропных телах, обычно представляющих собой поликристаллы. [c.213]

Следует отметить, что далеко не все возможности акустоэлектроники в полной мере реализованы. В частности, усилители, использующие взаимодействие звука с электронами (благодаря такого рода взаимодействию возник сам термин акустоэлектроника ), пока уступают по своим показателям устройствам на интегральных микросхемах. Устройства нелинейной обработки сигналов также нуждаются в совершенствовании. Но если говорить об акустоэлектронике в целом, то можно не сомневаться, что уже сейчас она занимает видное место в современной радиофизике и физике твердого тела. В следующих параграфах, в значительной степени посвященных прикладным вопросам, мы обсудим физические основы функционирования главных структурных элементов и поясним принципы действия основных акустоэлектронных устройств. [c.307]

До сих гюр в этой книге мы мало интересовались вопросами возбуждения и приема звука ), рассматривая акустические волны как нечто заданное. Однако в акустоэлектронике поверхностных волн вопросы возбуждения и приема играют основополагающую роль, так как от этого зависят эффективность и избирательные свойства соответствующих устройств. Поэтому мы кратко обсудим основные методы возбуждения и приема ПАВ, глав- ш. п пдг, [c.307]

Сказанное относилось к возбуждению и приему ПАВ непосредственно на поверхности пьезоэлектрического звукопровода, являющегося одновременно и средой распространения волны, и устройством преобразования электрической энергии в механическую. Именно этот способ из-за своей высокой технологичности и возможности построения планарных устройств получил наибольшее распространение в акустоэлектронике. В ряде случаев, однако, использование дорогостоящих пьезокристаллов нецелесообразно и необходимы (особенно в исследовательских целях) другие методы возбуждения высокочастотных поверхностных волн. [c.311]

В технике СВЧ существуют приборы и устройства, использующие искусственное замедление электромагнитных волн с помощью периодических структур, создаваемых на проводящих электродах. Естественно ожидать, что подобного рода устройства, использующие замедляющие системы, найдут полезное применение в акустике и акустоэлектронике. В связи с этим мы исследуем распространение упругих и акустоэлектрических волн в кристалле с периодически неровной поверхностью. Такая система— один из наиболее известных примеров замедляющих структур (рис. III.И). Физическую причину замедления волн периодической структурой легко понять. Волна, распространяющаяся в среде со скоростью звука о, обтекает неровности, поэтому ее эффективная скорость s вдоль поверхности оказывается меньшей, чем So. Существует целый ряд работ, посвященных замедляющим структурам в электродинамике [72, 133] и акустике [61, 62, 134]. Мы рассмотрим некоторые сравнительно простые эффекты, ограничиваясь наиболее характерным случаем малых неровностей, когда высота неровностей а мала по сравнению с их периодом d и длиной волны в кристалле Ко. [c.141]

ФИЛЬТР — устройство для выделения (или подавления) электрич. сигнала в заданной полосе частот. Наряду с электрич. контурами для этих целей используются пьезоэлектрич. Ф. и Ф. на поверхностных акустич. волнах. См. Акустоэлектроника. [c.365]

Акустоэлектрический эффект 40 Акустоэлектроника 42 —, устройства 45 [c.397]

Из числа операций третьей группы выделим металлизацию — сплошную, включая использование прозрачных электродов нанесение индивидуальных микроэлектродов и их систем, включая встречно-штыревые преобразователи устройств акустоэлектроники и акустооптики с субмикронным разрешением прецизионную подгонку размеров активных и пассивных элементов — резисторов, конденсаторов, резонаторов и т. п. коммутацию, включая оптическую, в случае многоэлементных функциональных компонентов, например преобразователей частоты излучения лазеров и др. герметизацию в корпусах — при необходимости с иммерсировани-ем, оптическими окнами, выводами, теплоотводами, юстировочны-ми узлами для совмещения с системой (устройством) и т. п. Отметим большую сложность автоматизированного выполнения операций этой группы в связи с необходимостью автоматизации выходного контроля элементов. [c.253]

Суть метода фиктивного поглощения состоит в приведении интегральных уравнений с сильно осциллирующими ядрами к зфавнениям с ядрами, экспоненциально убывающими с ростом аргумента. После этого для получения решения исходного уравнения динамической задачи решение задачи с убывающим ядром служит базовым. Поэтому описываемый метод бьш назван методом фиктивного поглощения, сокращенно МФП. Основы этого метода заложены в [1]. В [1 , 9] получены решения интегральных уравнений динамических смешанных задач для полуограпичеппых сред в случае полосовой, круговой и прямоугольной областей. В [5, 7, 11 14] МФП развит применительно к различным типам систем интегральных уравнений, возникающих при изучении динамических смешанных задач с учетом связанности полей и при различных условиях в области контакта. Особенностью устройств акустоэлектроники является наличие большого числа электродов на поверхности пьезокристаллической среды, что приводит к необходимости решения уравнений свертки, заданных на системе отрезков. К этим же уравнениям приводят динамические контактные задачи о возбуждении среды системой полосовых штампов. В [6, 10] МФП развивается для решения такой системы. Следует отметить работу [8], где МФП реализуется для составных областей. [c.83]

Несмотря на то, что статические задачи электроупругости представляют определенный практический интерес, все же они не могут быть использованы при анализе работы многих устройств акустоэлектроники. В связи с этим в электроупругости существенное значение имеет развитие строгих методов решения задач со смешанными граничными условиями и с учетом инерционных эффектов. Следует отметить, что в акустоэлек-тронике часто возникает задача возбуждения акустической волны одной [c.596]

АЭВ приводит к ряду нелинейных акустич. эффектов, к-рые особенно заметны в пьезополупроводниках к генерации акустич. гармоник и встречному вз-ствию УЗ волн, к-рое позволяет осуществлять свёртку, корреляцию и обращение во времени УЗ импульсов, что находит применение в устройствах акустоэлектроники. АЭВ объясняет эффект акустоэлектрического (фононного) эха и акустич. памяти . Неоднородное электрич. поле с частотой =0, возникающее прп встречном вз-ствии УЗ волн, приводит к перераспределению зарядов на примесных центрах, что позволяет записать и запомнить УЗ сигнал. Электрич. или УЗ импульс, приложенный к кристаллу, через нек-рое время считывает записанную информацию. Подобные эффекты для ПАВ наблюдаются в слоистых структурах пьезоэлектрик — ПП и находят применение в акустоэлектронике. фПустовойт в. и.. Взаимодействие электронных потоков с упругими волнами решетки, УФН , 1969, т. 97, в. 2, с. 257 Тру ЭЛ л р., ЭльбаумЧ., Ч и к Б., Ультразвуковые методы в физике твердого тела, пер. с англ., М., 1972 Г у р е вичВ.Л., Теория акустических свойств пьезоэлектрических полупроводников, ФТП , 1968, т. 2, Ха 11, с. 1557 Гуляев Ю. В.,К нелинейной теории усиления ультразвука в полупроводниках, ФТТ , 1970, т. 12, Гв. 2, с. 415. В. Е. Лямов. [c.18]

Св-ва Г. позволяют использовать его для исследования состояния в-ва, особенно в физике тв. тела. Существенную роль играет использование Г. для т. н. акустич. линий задержки в областп СВЧ, а также для создания устройств акустоэлектроники и аку-стооптики. [c.124]

М. п. используются в гидроакустике, УЗ технологии, акустоэлектронике в кач-ве излучателей и приёд1-ников звука, фильтров, резонаторов, стабилизаторов частоты и т. п., а также в технике в кач-ве датчиков колебаний. Материалом для М. п.— излучателей и приёмников звука в гидроакустике и УЗ технике, работающих на частотах 100 Гц — 100 кГц, служат металлич. магнитострикц. материалы и керамич. ферриты (на основе феррита никеля). Для фильтров, резонаторов и др. устройств акустоэлектроники в диапазоне десятков и сотен кГц используются магнитострикц. ферриты-шпи-нели, на частотах до десятков и сотен МГц — ферриты-гранаты на основе редкозем. элементов. [c.384]

Огромное прикладное значение как в технике физ. эксперимента, так и в промышленности, на транспорте, в медицине и др. имеет т. н. УЗ-техника (см. Ультра-звук). В устройствах УЗ-тсхники используются как ультразвуковой, так и гиперзвуковой, а частично и звуковой диапазоны частот. УЗ применяется как сродство воздействия на вещество (папр., УЗ-технология в промышленности, терапия и хирургия в медицинеЗ, для получения информации (контрольно-измерит. применения УЗ, УЗ-диагностика, гидролокация), обработки сигналов [акустоэлектроника, акустооптика). [c.42]

АКУСТОЭЛЕКТРОНИКА — раадсл акустики, на стыке акустики твёрдого тела, физики полупроводников и радиоэлектроники. А. занимается исследованием принципов построения УЗ-устройств для преобразования и обработки радиосигналов. Преобразование СВЧ-сигнала в звуковой, длина волны к-рого в Ю раз меньше, значительно облегчает его обработку. Для выполнения операций над сигналами используются взаимодействие УЗ с электронами проводимости (см. Акустоялектропиое взаимодействие), эл.-магн, нолями, оптич. излучением, а также нелинейное взаимодействие акустич. волн (см Нелинейная акустика). [c.52]

Элементы акустоэлектроники. Всякое акустоэлект-ронное устройство состоит из простейших элементов — электроакустических преобразователей И звукопрово-дов. Кроме того, применяются отражатели, резонаторы, многополосковые электродные структуры, акустич. волноводы, концентраторы энергии и фокусирующие устройства, а также активные, нелинейные п управляющие элементы. [c.53]

Настоящая монография по характеру изложения предполагает предварительное знакомство читателя с курсами общей физики и физики полупроводников в объеме программы высших учебных заведений. Главы 1—4 подготавливают читателя к пониманию основных физических явлений, которые происходят в активных и других диэлектриках, представляющих интерес для электронной техники. Главы 5—8 посвящены более детальному рассмотрению особенностей диэлектрических устройств и их использованию в пьезотехнике, оптоэлектронике, акустоэлектронике и т. п. Магнитные диэлектрики исключены из рассмотрения в связи с наличием обширной литературы по их свойствам 1и применениям. В списке литературы выделены главным образом монографии и основные обзорные работы, в которых читатель может найти полную информацию об использованных первоисточниках, а также работы приоритетного характера. Ссылки на оригинальные статьи приводятся в случае отсутствия обобщающих источников информации. [c.4]

Поверхностные акустические волны в пьезоэлектриках. Акусто-электропика начиная с 60-х годов стала одним из наиболее бурно развивающихся направлений в технике преобразования и аналоговой математической обработки радиосигналов в широком диапазоне частот и реальном масштабе времени. Основные возможности акустоэлектроники обусловлены малой скоростью звука по сравнению со скоростью света и малым затуханием ультразвука в высокодобротных монокристаллических колебательных системах. Наибольшее развитие за последнее время получили акусто-электронные устройства, использующие ПАВ и находящие все более широкое применение в радиоэлектронике, автоматике, телевидении и связи. Вопросы техники и теории ПАВ подробно рассмотрены в [46, 49, 50, 52, 62—69]. В рамках настоящего изложения ограничимся, как и в предыдущих случаях, краткой характеристикой основных областей применения устройств па ПАВ, сводкой важнейших свойств преимущественно используемых материалов и оценкой вероятных тенденций дальнейшего развития. Наиболее приближенная к задачам практики классификация устройств па ПАВ дана в [49]. В согласин с нею основными элементами акустоэлектронных радиокомпонентов (АРК) являются преобразователи ПАВ и элементы акустического тракта. [c.149]

Создание материалов для акустоэлектроники с полевым управлением скоростью звука в пределах 0,05—0,1 от номинальной. Это позволит существенно продвинуться в расширении функциональных возможностей в многоканальных радиоэлектронных устройствах обработки больших потоков информации в реальном масштабе времени. Основанием для формулирования задачи являются экспериментально показанное полевое управление скоростью звука в полидоменных сегнетоэлектриках и выявленное воздействие регулируемого механического напряжения. Последнее представляет наибольший интерес у сегнетоэлектриков-сегнето-эластиков вблизи ФП. Не исключено, что практически важные результаты в этом направлении покажет изучение материалов, обладающих аномально высокой электрострикцией и уже успешно используемых в адаптивной оптике для непрерывной следящей юстировки элементов составных зеркал и т. п. [c.270]

Разработка более эффективных слоистых устройств на ПАВ, в том числе систем пьезоэлектрик — полупроводник с зарядовыми решетками, характеризующихся легкостью перестройки и широкой применимостью в приборах, в которых используются отражательные структуры. К этой же группе вопросов относится дальнейшее изучение электрической и механической нелинейности материалогз акустоэлектроники, а том числе с целью создания приборов на ПАВ с оптическим выходом, например визуализаторов процессоз свертки. [c.270]

Акустоэлектроника — относительно новая область физической акустики и электроники. Она объединя как фундаментальные вопросы акустики твердого тела, так лх многочисленные приложения, главным образом к системам. работки сигналов и физике твердого тела. Как самостоятельное направление акустоэлектроника оформилась к концу 60-х годов, хотя отдельные работы, посвященные различным аспектам применения акустических волн (главным образом объемных) в электронике, в частности в линиях задержки и электромеханических фильтрах, появлялись и раньше [1—3]. В этих традиционных приложениях использовались, однако, лишь два свойства акустических волн - малая скорость, составляющая лишь / 10 от скорости электромагнитных волн, и относительно низкое затухание на длину волны. Лишь с появлением эффективных методов возбуждения высокочастотных (от 10 М1Гк до 3 ГГц) поверхностных акустических волн (ПАВ), в особенности с изобретением встречно-штыревого преобразователя, позволяющего эффективно возбуждать и принимать ПАВ в пьезоэлектрических кристаллах, стало возможным говорить об акустоэлектронике в том широком смысле, в котором она понимается сейчас. Последнее обусловлено следующими особенностями устройств на ПАВ. Во-первых, это те же малая скорость и затухание поверхностных волн во-вторых, интегральность исполнения большинства устройств на ПАВ, позволяющая использовать для их изготовления готовую технологию, разработанную ранее для интегральных микросхем в третьих, доступность тракта ПАВ, энергия которых сосредоточена вблизи поверхности, и связанная с этим возможность эффективного управления характеристиками этих волн с помощью всевозможных электрических и механических внешних воздействий. Наконец, многие а кустоэлектронные устройства обладают поистине уникальными свойствами. Если еще учесть их хорошую воспроизводимость, высокую надежность, то всеобщий интерес к акустоэлектронике станет вполне понятным. Литература по акустоэлектронике весьма обширна. Ей посвящено свыше пяти тысяч оригинальных статей, множество обзоров (см., например, [4—81), несколько монографий [9—14] и специальных выпусков журналов [151, [16]. Мы, разумеется, не будем пытаться осветить все [c.305]

Прежде чем переходить к более подробному изложению, перечислим основные достижения акустоэлектроники на настоящий момент. Среди устройств обработки сигналов прежде всего следует назвать полосовые фильтры промежуточных частот на ПАВ. Благодаря возможности получения практически любой частотной характеристики в рамках одноступенчатого технологического процесса миниатюрные фильтры на ПАВ быстро завоевали популярность среди разработчиков радиоаппаратуры и заняли видное место в радиолокационных системах, вычислительной технике, телевидении и т. д. Другими важными устройствами стали резонаторы и резонаторные фильтры на ПАВ, позволившие поднять уровень рабочих частот стабилизированных ими генераторов до гигагерцевого диапазона. Заметную роль в аппаратуре специального назначения играют согласованные фильтры на ПАВ для баркеров-ских сигналов, иначе называемые устройствами кодирования и декодирования. Широко развились и интегральные аналоги традиционных ультразвуковых линий задержки — линии задержки на ПАВ. Использование ПАВ позволило довольно просто реализовать так называемые искусственные дисперсионные структуры с любым законом дисперсии, которые сейчас с успехом используются при создании согласованных фильтров для частотно-модулированных сигналов, так называемых фильтров сжатия импульсов. [c.306]

В самое последнее время сформировались как самостоятельные области акустоэлектроника и акустооптика. Первая из них связана с обработкой электрических сигналов, использующей преобразование их в ультразвуковые. Из устройств акустоэлектроникп наиболее известными и давно используемыми являются линии [c.5]

Перечисленные УЛЗ относятся к т. н. пассивным устройствам. Применение пьезополупроводника в качестве материала звукопровода позволяет использовать эффект усиления ультразвука (акустоэлектронное взаимодействие), благодаря чему возможно существенное уменьшение потерь в УЛЗ такие линии задержки наз. активными (см. Акустоэлектроника). [c.180]

Неполярные пьезоэлектрики характеризуются, как правило, малыми значениями относительной диэлектрич. проницаемости 8 — 2,5—20 и пьезомодулей с1 2—5)-10"12 Кл/Н и соответственно малым коэфф. электромеханич. связи К 0,1—0,2. Малые диэлектрич. потери и высокая механич. добротность (до 10 ), слабая зависимость свойств от темп-ры и давления благоприятствуют использованию этих П. в радиоэлектронике (электромеханич. фильтры и различные стабилизирующие устройства), а также в излучателях УЗ, работающих в области высоких частот (десятки МГц и выше). Наиболее важные представители неполярных П.— кварц, хлорат и бромат натрия, сульфат никеля, хлорид, бромид и иодид натрия. Нек-рые из П. имеют относительно высокую электроннодырочную проводимость и образуют группу пьезополупроводников (напр., сульфид и селенид кадмия, германат висмута, окись цинка), к-рые применяются в акустоэлектронике в качестве материала для пьезополупроводниковых преобразователей. [c.277]

АКУСТОЭЛЕКТРОНИКА, занимается разработкой УЗ устройств для преобразования и аналоговой матем. обработки радиосигналов. Возможность и целесообразность такого использования упругих волн обусловлены их малой скоростью по сравнению со скоростью света и разл. видами вз-ствия ультразвук, и гиперзвук, волн в кристаллах (аку стоэлектронным взаимодействием, нелинейными взаимодействиями акустических волн в тв. телах и др.), а также их малым поглощением. Акустоэлектронные устройства позволяют производить разл. преобразования сигналов во времени (задержку сигналов, изменение их длительности), частотные и фазовые (сдвиг фаз, преобразование частоты и спектра), изменение амплитуды (усиление, модуляция), а также более сложные преобразования (интегрирование, 11одирование и декодирование, свёртку и корреляцию сигналов и т. д.). Выполнение таких операций час.то необходимо в радиолокации, технике дальней связи, системах авто-матич. управления, вычислит, устройствах и др. Акустоэлектронные методы в нек-рых случаях позволяют осуществлять эти преобразования более простым способом, а в нек-рых случаях явл. единственно возможными. [c.17]

ИЗЛУЧАТЕЛИ ЗВУКА, устройства, предназначенные для возбуждения звук, волн в газообразных, жидких, ТВ. средах. Наибольшее распространение в кач-ве И. з. получили электроакустические преобразователи (напр., громкоговорители электродинамич. или электростатич. типа, пьезоэлектрические преобразователи и магнито-стрикционные преобразователи для УЗ техники и акустоэлектроники). В подавляюпз ем большинстве И. з. этого типа энергия электрич. колебаний преобразуется в энергию упругих колебаний к.-л. тв. тела (диафрагмы, пластинки, стержня и др.), к-рое и излучает в окружающую среду акустич. волну. Колебания излучающей системы при этом воспроизводят по форме возбуждающий электрич. сигнал. В преобразователях, предназначенных для излучения монохроматич. волны, используют явление резонанса они работают на одной из собств. частот механич. колебат. системы. [c.206]

ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, устройство, преобразующее эл.-магн. энергию в энергию упругих волн в среде и обратно. В зависимости от направления преобразования различают Э. п. излучатели и приёмники. Э. п. широко используют для излучения и приёма звука в технике связи и звуковоспроизведения, для измерения и приёма упругих колебаний в УЗ технике, гидроакустике и в акустоэлектронике. Наиболее распространённые Э. п. линейны, т. е. удовлетворяют требованию неискажённой передачи сигнала, и обратимы, т. е. могут работать и как излучатель, и как приёмник, и подчиняются взаимности принципу. В большинстве Э. п. имеет место двойное преобразование энергии электромеханическое, в результате к-рого часть подводимой к преобразователю электрич. энергии переходит в энергию колебаний нек-рой механич. системы, и механоакустическое, при [c.866]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...