SU807330A1 - Устройство дл определени сверткиОгибАющиХ МОдулиРОВАННыХ СигНАлОВ - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к специальным аналоговым устройствам дл  полу-ч, чени  и оценок характеристик вход ных сигналов.

Известно устройство, содержащее сегнетоэлектрический кристгшл с нанесенными на нем элементами дл  возбуждени  звуковых колебаний и элементов сн ти  сигналов свертки {вьшолвенные в виде конденсатора),смвсктепъ линию задержки дл  одного из сигналов. Работа этого устройства основана на нелинейных электроакустических взаимодействи х в пьеэо электрических кристаллах ji ,

Недостатком устройства  вл етс  невысока  точность работы.

На Ьолее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство, которое состоит из пьезоэлектричейкого кристалла, на одном из торцов его установлен элемент дл  возбуждени  звука, а в средней кристгшла - элемент вьщелени  сигнала свертки. С помощью элемента дл  возбуждени  звука в пластине возбуждают звуковые сигналы F (t) {v t VK2Z.)H ) exp ilwjt - KjZ), ГДе F (t) и (t) - огибающие сигнгшов

w Й «2 - частоты сигналов; K.и Kj волновые векторы сигналовj Z - направление распространени  сигналов. два сигнала ) и Fj{t) долж; нн быть сдвинуты на врем  i относительно друг друга, так (чтобы после отражени  от выходного торца кристалла первый сигнал встречалс .со вторым примерно в середине кристалла. С этой целью один из снгмалов задерживают на врем  1 с псжощью линии задержки , подключениьгй через смеситель к элементу возбуждени  звука в образце Когда звуковые сигналы распростраН5ШТСЯ в противоположных направлени х друг через друга в нелинейном кристалле, по вл етс  третий сигнал на частоте wa « w + wj с волновьм вектором К - К - К, форма огибающей которого описываетс  выражением ь/2 -c{t) - BJF3.(t-2/Vjp. F t,+Z/V3g).

-W2-

Claims (1)

1. где L - длина центрального электрод&у в-константа пропорциональности, учитываизща  нелинейную электроупругую св зь в кристалле, УЗВ - скорость звука в кристёшле. Так как длительности огибающих сигналов ) и 2) могут быть выбраны короче времени их распространени  в области электрода дл  выделени  свертки, пределы интегрировани  могут быть вз ты бесконечными, . и, использу  подстановку t-Z/V3 получают стандартное выражение интеграла свертки функций 2j . оа (,(2t-)d (2). -со Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность определени  интеграла свертки сигналов в силу неполногосовпадени  волновых фронтов встречных звукозвых волн в о ласти их взаимодействи  даже в высококачественных акустически однородных кристаллах со специальной оп тической обработкой поверхностей и высокой степенью параллельности тор цов кристалла. Из выражений (1) и (2} следует, что условием высокой точности электроакустического устро ства дл  определени  интеграла свер ки  вл етс  идентичность скорости распространени  (Vje обоих встречных звуковых волн в области их взаимодействи  или, иначе говор , совп дение волновых фронтов взаимодействукнцих в кристалле звуковых волн. Целью предлагаемого изобретени   вл етс  повышение точности работы электроакустического устройства дл  определени  свертки сигналов путем обеспечени  совпадени  волновых фронтов взаимодействуклдих волн и сн тие высоких требований к акустической однородности и качеству механической обработки поверхностей пьезо электрического кристалла. Достижение этих целей делает возможным использование кристаллов в области фазовых переходов, где они имеют эк стремальные нелинейные свойства. Поставленна  цель достигаетс  те что в устройство содержащее сегнетоэлектрический кристгшл, на который нанесены с противоположных торцов две.токопровод щие пластины, перва  из которых подключена к шине нулевого потенциала, а втора  соединена с выходом смесител , парвы1 вход которого соединен с выходо линии задержки, вход которой  вл атАг-первым входом устройства. второй вход смесител   вл етс  вторым входом устройства, введен генер тор электромагнитного импульса и до полнительна  лини  задержки, выход которой соединен с третьим выходом смесител , а вход подключен к выходу генератора электромагнитного импульса. Согласно изобретению к одному из входов смесител  подключен генератор электромагнитных колебаний, фор мирующий дополнительный импульс накачки на частоте w-j w с вол-; новым вектором-К т, К;,- KgiO и огибающей F.j(t), задерхсанный относительно первого звукового сигнала на врем  t ft t с помощью линии задержки, при это}«1 элемент, выполн ющий функции выделени  сигнала, свертки и возбуждени  звука конструктивно, выполнен в виде обкладок конденсатора , в которые помещен сегнетоэлектрический кристалл (КДР, сегнетова соль и др.), ориентированный пол рной осью перпендикул рно плоскост м обкладок конденсатора. При этом в кристалле вoзбyждaю поперечные звуковые волны, сильно св занные с электрическим полем вдоль novл рной оси кристалла, что определ ет высокую нелинейность. При взаимодействии 1-го распростран ющего по кристаллу сигнала (w. К, F) с дополнительным электромагнитным сигналом (w,, К, F) образуетс  нова  звукова  волна (., Fj). В частном случае, когда импульс накачки короче, чем длительность 1-го звукового импульса, огибающа  новой звуковой волны идентична первоначальной огибающей, т.е. F.i(t) F2{t). Проведенные эксперименты показали , что обратна  звукова  волна (, Q ) благодар  инвертированию волнового вектора испытывает обратную эволюцию волнового фронта по отношению к первоначальной BO/Iне {w, К, F2). Так, если первоначальна  волна, возбужденна  на границе кристалла, при распространении расходитс  относительно первоначального фронта в момент возбуждени , то обратна  звукова  волна сходитс  при распространении, т.е. восстанавливает свой фронт до первоначального фронта в момент возбуждени  первичной волны. Втора  звукова  волна (w, , F возбужденна  на том же преобразователе что и перва  (w,, К, F) должна встретитьс  в кристалле с обратНОЙ звуковой волной (Wj-Kj, ), име  при этом идентичные волновые фронты, поскольку волновой фронт зву КОБОЙ волны (w;| , К, F ) к моменту стречи со звуковой волной (w2-K2, F2) исказитс  как раз настолько, насколько не успеет восстановитьс  фронт волны (, Ту). Следовательно , обе встречные волны должны эффективно взаимодействовать с образованием результирующего сигнала, пропорционального интегралу свертки двух функций F(t) и FjCt). Действительно , этот сигнал обнаруживаетс  на частоте Wo w, имеет волновой вектор Kj К,- к2 и сжат во времени в два раза по сравнению с входными сигналами, что  вл етс  характерным свойством свертки акустических входных сигналов. Сигнгш свертки в момент встречи звуковых волн с идентичньлли волновыми фронтами наблюдаетс  даже в услови х экстремального рассе ни  и дисперси звука в области фазовых .переходов кристаллов, а также на-некачественных кристаллах с необработанными гран ми, трещинами и т.п. Характерно , что по услови м эксперимента встреча акустических сигналов осуществл етс  в кристсшле многократно однако сигнал свертки, заметно пре вьваающий шумы, по вл етс  только в тот момент, когда встречные звуковые сигналы имели идентичные волновые фронты. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит сегнетоэлектр ческий кристалл 1, токопроводнщиег пластины 2 (металлические обкладки нанесенные на торцы кристалла 1 и вы полн ющие функции возбуждени  звука и выделени  сигнала свертки. К пластинам 2 подключен смеситель 3, два входа которого соединены с источника ми входных сигналов w, (t) .) один из источников сигна лов соединен со смесителем через линию 4 задержки. К третьему -входу смесител  через линию 5 Зсмхержкй под ключен генератор б электромагнитного импульса накачки. Устройство работает следующим образом . Сигналы w, ) и w, f y(t), задержанные друг относительно друга с помс цью линии 4 Зсшержки на врем  1 , где 4 i l, (Л j- врем  необратимого затухани  звука в образце/ подают через смеситель 3. на обкладки конденсатора 2, электрическое пале которого возбуждает в образце звуковые сигналы (w , К, F-j) и (м, К F). Через врем  , обеспечиваемое линией 5 задержки, в смеситель 3 подгиот импульс накачки на частоте от генератора 6. Поскольку 1 выбираетс  приблизительно равным , то импульс электрического пол  накачки, взаимодейству  с сигналом, незсщержанным линиеЦ 4 зсшержки, вызывает звуковую волну ( wj.-KjFg) с обратным волновым вектором . Таким образом, в кристалле возбуждены две звуковые волны (wflf-K.F.;) с обратным волновым вектором и (w, К, F ) взаимодей- ; ствие которых приводит к возникновению сигнала свертки на частоте з 4+ W2 с волновым вектором , т.е. однородного по кристаллу электрического сигнала. Таким образом, предлагаемое устройcTBO позвол ет повысить точность элек« троакустических конволюторов, снизить требовани  к акустической однородности и к точности механической обработки граней кристаллов, использовать пьезоэлектрические кристаллы в экстремально нелинейной области их фазовых переходов, в услови х дисперсии и рассеивани  волн в нелинейной среде. Формула изобретени  Устройство дл  определени  свертки огибающих модулированных сигналов, содержащее сегнетоэлектрический кристалл на котохолй нанесены с противоположных торцов две токопровод щие пластины, перва  из крторых сое .динена с шиной Нулевого потенцигша, а втора  соединена с въЕходсм смесител , первый вход которого соединен с 1эшсодс 1 линии задержки, вход которой  вл етс  первым входом устройства , второй вход смесител . вл етс  BTOpEiM устройства, отличающеес  v&n, что, с целью точности, в устройство введен генератор электромагнитного импульса и дополнительна  лини  задержки, выход которой соединен с. третьим входом смесител , а вход под ключен к BbiXOAy генератора электромагнитного импульса. Источники ннфО1ртйации, прин тые во внимание 11ри экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 559392, кл. G 06 6 7/52, 1976. а. l.Appl. Phys. 42, 1971, р 908, (прототип).

   Свертка, (1 -f