SU684720A1 - Низкотемпературна акустическа свчлини задержки - Google Patents

Description

Изобретение касаетс  радиотехники СВЧ, а именно низкотемпературных акустических СВЧ линий задержки , основанных на использовании электроакустического преобразовател  СВЧ электромагнитного сигнала в акустический сигнал, и может найти применение в приборах и лабораторных установках, в которых требуютс  длительные задержки СВЧ электромагнитных сигналов, например при изучении процессов, св занных с распространением СВЧ акустических волн в твердых телах.

Известно устройство, в котором дл  сопасовани  сопротивлений пьезэлектрических преобразователей с сопротивлением линии передачи применены шлейфовые трансформаторы 1 .

Недостатком устройства  вл етс  низка  эффективность взаимного преобразовани  электромагнитных и акустических волн.

Известна низкотемпературна  акустическа  СВЧ лини  задержки, содержаща  помещенные в криостат линию передачи, св занное с ней согласующее устройство, пьезоэлектрический

преобразователь и соединенный с ним монокристаллический звукопровод 2.

Однако повышение эффективности преобразовани  достигаетс  повышением добротности согласуюи1его устройства, в данном случае тороидального резонатора , что сужает полосу рабочих частот низкотемпературной акустической СВЧ линии задержки.

0

Цель изобретени  - повышение эффективности преобразовани  при расширении рабочей полосы частот.

Это достигаетс  тем, что р. низкотемпературной акустической СВЧ линии

5 задержки, содержащей помещенные в криостат линию передачи, св занное с ней согласующее устройство, пьезоэлектрический преобразсватель и соединенный с ним монокристалли0 ческий звукопровод, согласующее устройство выполнено в виде закороченного четвеотьволнового отрезка П-образного волновода, к выступу которого на рассто нии Л f4- от зако5 роченного конца подсоедине : полуволновой отрезок коаксиаль;1ой линии , нагруженн1: й на пьезоэлектрический преобразователь. Проводники полуволнового отрезка коаксиальной

0

линии состо т из металлических, концентрически расположенных конусов , контактные поверхности которых расположены в одной плоскости и обработаны с оптической точностью

1а чертеже изображена низкотемпературна  акустическа  СВЧ лини  задержки, разрез,

ко температурка   акустическа  1СВЧ лини  задержки содержит криостат 1, заполненный охладителем сжиженным газом. В криостат 1 помещена лини  2 передачи, котора  выполнена, например, в виде нейзильберового плоского волновода. Такой волновод позвол ет значительно уменьшить нагрев сжиженного газа за счет тепла из окружающей среды. Лини  2 передачи в криостат 1 подключена к согласующему устройству . Оно представл ет собой закороченный четвертьволновой отрезок П-образного волновода 3, который cocTtJKOsaH непосредственно с пр моугольным волноводом линии 2 передачи . К выступу П-образного волновода 3 на рассто нии А /4 от закороченного конца подсоединен проводник 4. Проводник 4 выполнен в виде металлического конуса. Он образует с верхней крьл кой 5 П-образного волновода 3, в которой имеетс  коническое отверстие, коаксиальную линию . Отверстие и проводник 4 расположены концен-трически . Внутренн   полость конического отверсти  в крышке 5 П-образного волновода 3 и проводник 4 представл ют собой отрезок коаксиальной линии б длино Д/2 . Плоскость крышки 5 П-образного волновода 3 и проводник 4 расположены в одной плоскости и обработаны с оптической точностью. Они  вл ютс  контактными электродами. К Этим электродам приложен пьезоэлектрический преобразователь 6, соединенный с монокристаллическим эвукопроводом 7, Пьезоэлектрический преобразователь 6 представл ет собой тонкую пьезоэлектрическую пленку окиси цинка, нанесенную вакуумным напылением на один из плоскопараллельных торцов звукопровода 7. Эвукопровод 7 выполнен из монокристалла в виде цилиндра, или пр моугольного параллелепипеда с плоскопараллельными торцовыми гран ми . Плоскость торцов обработана с оптической точностью. Лини  2 передачи, согласующее устройство, пьезоэлектрический преобразователь 6 и звукопровод 7 дл  предотвращени  обмерзани  герметизированы от окружающей среды.

Низкотемпературна  акустическа  СВЧ лини  задержки работает следующим образом.

Электромагнитный СВЧ сигнал по линии 2 передачи подводитс  к сог

ласуюшему устройству. На контактных электродах согласуюше1-о устройства , которыгли  вл ютс  Kptjima 5 П-образного волг-ювода 3 и проводник 4, выдел етс  электрическа  составл юща  электромагнитного пол . Установленный на контактные электроды пьезоэлектрический преобразователь 6 преобразует э;тектромагиитную волну в акустическую. Акустическа  волна, распростран  сь в звукопроводе 7 от торца с пьезоэлектрическим преобразователем 6, отражаетс  от свободного торца звукотровода 7 и вновь попадает к пьезоэлектрическому гтре (образов а телю 6, При этом происходит частичное преобразование акустической волны в электромагнитную. Дл  уменьшени  потерь мощности акустической волны во врем  распространени  в звукопроводе 7 последний охлажден в криостате 1. После взаимного преобразовани  электромагнитной и акустической волн с согласующего устройства в линию 2 передачи поступает сигнал, задержанный на врем  распространени  акустической волны в звукопроводе 7. Опытна  проверка низкотемпературной акустической СВЧ линии задержки осуществл лась при охлаждении звукопровода до температуры жидкого азота (Т-П К) в трехсантиметровом диапазоне радиоволн . Зтукопровод был изготовлен из монокристалла рубина. Пьезоэлектрическим преобразователем служила пленка окиси цинка. Полоса частот низкотемпературной акустической СВЧ линии задержки составила более при потер х на взаимное преобразование менее 30 дб, т.е. менее 15 дб на одно преобразование. Уход рабочей частоты при охлаждении от комнатной температуры до температуры жидкого азота составил менее 1%, а эффективность преобразова- нй , с точностью до погрешности измерений (±0,2%), не измен лась.

Claims (2)

1. Низкотемпературна  акустическа  СВЧ лини  задержки обеспечивает эффективное преобразование СВЧ электромагнитных и акустических волн при значительном расширении рабочей полосы частот. По сравнению с известной низкотемпературной акустической СВЧ линией задержки эффективность преобразовани  увеличена с 20-25 дб до 15 дб. Полоса рабочих частот составила 5% вместо 0,07%. Уход рабочей частоты при охлаждении был менее 1%, При такой ишрокой полосе рабочих частот отпадает необходимость в механической подстройке . Повышаетс  точность измерений , так как изменение эффективност преобразовани  составило менее 0,2 дб. Повышаетс  надежность конструкции . . Выполненные таким обра ) чом KOiiaKTHtJC -.эпектроды позвол ют испыт Л1ать paj.. H4Hi-je обра цы монокристаллических звукопрюводов, а также исследовать различные их участки с целью вы влени  областей с минимальным количеством дефектов. Изменение площади поверхности центрального электрода, KOTOPIJM  вл етс  острие штыр , в контактной плоскости позвол ет измен ть площадь возбуждени  пьезоэлектрическим преобразователем акустической волны в звукопроводе. Это, в свою очередь измен ет поперечные размеры звукового луча в зву(опроводе от несколь ких тыс чных мм до нескольких мм . Формула изобретени  Низкотемпературна  акустическа  СВЧ лини  задержки, содержаща  помещенные в криостат линию передачи св занное с ней согласующее УСТРОЙ СТВО, пьезоэлектрический преобразо ватель и соединенный с ним монокристаллический звукопровол, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности преобразовани  при расширении рабочей полосы частот, согласукхдее устройство выполнено в виде закороченного четвертьволнового отрезка Побразного волновода, к выступу которого на рассто нии А /4 длины от закороченного конца подсоединен полуволновой отрезок коаксиальной линии, нагруженный на пьезоэлектрический преобразователь, причем проводники полуволнового отрезка коаксиальной линии с х;то т из металлических, концентрически расположенн лх конусов , контактные поверхности которых расположены в одной плоскости и обработаны с оптической точностью. Источники информации, Iфин т Je во внимание при эксгпертизе 1.IEEE Trons on Ultrasonics Engin YI, с.27, 1963.
2. 2.Извести  Академии наук СССР, 1971, 5, т. 35, с.948 (прототип).