第八讲 声表面波色散延迟线及其应用

一、概述声表面波色散延迟线(以下简称SAWDDL,包括金属叉指电极阵列型即IDT型及反射阵列型即RAC,RDA型)是最重要的声表面信号处理器件,也是迄今应用最有成效的一种声表面波器件.使用它可以产生宽带调频信号,其频率时间特性可以是线性的,也可以按要求作成各种非线性的;又可以用它将调频脉冲信号压缩;而且还可以在器件内部实现加权以抑制压缩信号时间旁瓣.利用这些基本特性,它     

基于Chirp信号跳频调制的超宽带通信系统设计

目前在超宽带通信系统中,普遍采用的脉冲波形是高斯脉冲波形。用Chirp信号来代替高斯脉冲信号,由于正向和反向线性调频脉冲具有良好的自相关性以及Chirp信号可以用声表面波器件实现,具有系统易于实现,功耗低,复杂度低等特点,同时,跳频通信比较隐蔽难以被截获,具有良好的抗干扰能力。     

声表面波脉冲压缩线的计算机辅助设计

本文介绍了一个声表面波线性调频脉冲压缩器件的计算机辅助设计软件包，该包是为ＷｉｎｄｏｗｓＴＭ操作环境而设计的，可对脉冲压缩雷达系统中常用的沟槽反射阵型，共线型及倾斜型等三种结构的线性调频脉冲扩展线，脉冲压缩线进行计算机辅助设计。     

国外简讯

声表面波频谱分析仪 英国Signal Technology Ltd.利用声表面波器件制成了带宽为1GHz,分辨率为4MHz的频谱分析仪(Electronics, nov.3 1981,PP.84—86)。它把带宽分成4个波段,用一个辅助系统(带宽250MHz,尺寸2.5× 7.6×10.2cm)分析各个波段,通过线性调频转换进行频率分析。声表面波器件的色散延迟时间为500微微秒。可以检测由1000个线性调频信号构成的编码的可程序卷积器也已研制成功。     

信号处理用的声表面波延迟线声光器件

哈里钻石实验室研制成了几种用于电信号处理的声光器件.这些器件采用相干光束与透明晶体延迟线中传播的声表面波之间的布喇格互作用.实现了信号的实时卷积和相关以及实时连续傅里叶交换.还演示了一个程序化存储相关器.这种器件采用新发现的光折射效应在铌酸锂延迟线中存储声表面波图象.正在积极研究三重积卷器中的声光互补.这种器件有可能与电荷耦合器件的线性调频-Z-变换摸式结合以实现很长的离散傅里叶变换和形成ω-k光束.     

新型雷达高度表用声表面波调频信号产生器

介绍以ＬｉＮｂＯ３为基片，产生中频７０ＭＨｚ的声表面波宽带线性调频信号器件的设计及原理，在声表面波器件设计中采用了倾斜色散换能器结构，成功地制作出了相对带宽超过７０％的线性调频信号产生器。该信号产生器用于一种新型雷达高度表，试验结果令人满意     

利用声表面波器件实现跳频波形

声表面波(SAW)器件在战术通信设备中的应用颇广,这类器件已用来实现诸如带通滤波、延迟、匹配滤波、调制等信号处理功能及其他各种功能。 本文就利用SAW技术实现跳频(FH)合成器的几种途径作一简单介绍。其中包括SAW线性调频脉冲(Chirp)滤波器混频的FH合成器,SAW抽头延迟线实现的FH波形,SAW振荡器实现的FH波形,以及SAW滤波器直接合成FH波形。     

采用CCD技术和SAW技术的信号处理

电荷耦合器件(CCD)作为采样存储器,与用来进行脉冲压缩的声表面波(SAW)延迟线相结合,可使傅里叶变换信号处理机得到改进。改进了的傅里叶变换信号处理机所付的成本是合算的,并与数字快速傅里叶变换处理机性能不相上下。本文介绍的线性调频Z变换(CZT),可用来对时间压缩和线性调频脉冲进行中频处理。这样允许采样信号以毫秒或更慢的周期存储在电荷耦合器件存储器中,然后以微秒用线性调频滤波器进行Z变换。这样就得到了一个速度相当高的频谱分析。某些应用既要求幅度信息,又要求相位信息。本文示出了通过消除残余的二次相位而达到线性复合输出的结构图形,使旁瓣性能与变换大小无关。对于多路通道频谱分析系统,为了实际上使结构达到体积小而成本合算的目的,必须研究两种关键性的器件:线性可寻址的IK单元CCD存储器,铋锖氧化物大时间带宽乘积(1420)SAW线性调频延迟线。     

小时带积5μS声表面波色散延迟线

小时带积线性调频信号由于其频谱非常严重的菲涅尔波动,从理论上限制了压缩脉冲的旁瓣电平,而实际器件由于受制作工艺和声表面波二阶效应的影响,旁瓣电平抑制还会差些。用“反波动设计法”制作的器件旁瓣电平有较大的改善,但同时多普勒频移(fD)敏感度的增大却又限制了它的应用范围。 本文简要报道利用一般的设计方法,在器件设计制作上作一些特殊考虑,研制出时带积为27的低旁瓣电平及对多普勒频移敏感度较小的声表面波色散延迟线,并给出了器件的性能参数和波形。     

声表面波色散延迟线的原理及应用

声表面波器件是近十年来迅速发展起来的新型器件.在脉冲压缩体制雷达中运用声表面波技术制造脉冲压缩色散延迟线,具有尺寸小、重量轻、工作频带宽、时延带宽积高、设计灵活简单、一致性稳定性好、可利用成熟的半导体平面工艺进行加工和能得到良好的脉压性能等特点.这种器件被运用到脉冲压缩雷达之中     

基于SAW色散延迟线的Chirp_UWB接收机设计

利用线性调频(Chirp)信号的脉冲压缩特性,设计并实现了一种Chirp_UWB通信系统的接收机电路.该电路首先使用两块正负斜率的声表面波色散延迟线(SAWDDL)分别对两路相同的Chirp_UWB信号进行匹配压缩,再通过包络检波、整形、A/D采样及数字处理等模块恢复原始码元.实验表明该接收机具有系统可靠性高,硬件电路调试简单及适合产品的批量生产等特点.     

用线性调频对模拟信号进行扩频传输

线性调频能为模拟信号的扩频传输提供有利条件。本文给出了一种系统,该系统的编码是通过改变与基带信号样本对应的相邻线性调频脉冲的中心频率来实现的。在接收机中宽带压缩滤波器产生一压缩脉冲序列,其脉位受变化的线性调频中心频率调制。经把脉位调制变换成脉幅调制之后,借助带通均衡滤波器以恢复原始信号。文中在详细叙述工作原理之后,给出了一个为传输频率范围从200Hz 到20kHz 的模拟信号而设计的系统试验结果。线性调频脉冲的产生及脉冲压缩均采用了色散型声表面波延迟线。     

声表面波倾斜型器件和技术

雷达中用得最普遍的线性调频声表面波器件一般都是采用共线型换能器结构,这类器件在时域上有菲涅尔波纹和指间反射,如果不加以补偿,势必使压缩脉冲的旁瓣恶化.本文介绍倾斜型换能器和倾斜型反射阵列结构,它们能使指间反射和菲涅尔波纹减到最小.利用倾斜换能器结构制作的宽带铌酸锂器件和窄带石英器件,都可以得到平坦的功率响应,倾斜阵列的加权也很容易实现.制作在铌酸锣上的一对匹配了的脉压线得到了—37分贝的时间旁瓣.本文介绍了铌酸锂和石英倾斜换能器的等效电路模型.导出了换能器孔径的设计方程式,还提出了倾斜反射阵列相关器的设计以及第一个这种器件的实验结果.     

中频线性调频脉压接收机

采用声表面波色散延时器件，利用展宽色散延时线和压缩色散延时线对输入信号进行线性调频脉冲压缩处理，通过试验取得较好的脉压效果。     

纪念声表面波器件的奠基人——英国物理学家瑞利发现瑞利波100周年 声表面波器件的最新进展(一)

为纪念声表面波器件的奠基人——英国物理学家瑞利发现瑞利波100周年(1885—1985).本刊组织选译了英国皇家信号与雷达公司M.FLewis等人的“声表面波器件的最新进展”一文,分四期发表.声表面波器件近20年来由于采用平面制作工艺,促使其发展异常迅速,加之它的动态范围大和设计灵活等突出的优点,因而成功地研制出了许多具有特色的声表面波器件,广泛地应用于雷达、通讯、电子对抗,以及电视等系统中,已成为电子技术领域中重要的组成部分.近来,有关声表面波器件的文献大量涌现,而本文的作者力图避免在内容上与其他文献报导相重复,着眼于更新的发展和成就.最后,预测了声表面波研究的发展动向.1965年首次提出了利用光刻工艺制作的换能器的声表面波(SAW)延迟线,从那以后,有关SAW传输的物理学和有关用这种平面声波元件作高频电子元件的报导源源不断.到1975年,已经报导了许多具有潜在用途的SAW器件的原理,同时在脉冲压缩雷达中使用了第一个色散延迟线.本文评述了近几年来在这方面的进展,从中可看出很多军用和民用SAW器件的发展情况,并可了解TVIF滤波器的批量生产能力.本文还描述了最近的趋势:更加小型、廉价,插损更低、性能更杂复.这将是下一代SAW器件的标志.     

声表面波器件小型化技术发展概述

以EPCOS生产的声表面波(SAW)芯片级封装和晶圆级封装为例,介绍了声表面波器件小型化发展的趋势.着重介绍了声表器件芯片级封装技术发展的各个阶段器件的结构特点.详述采用倒装、贴膜和晶圆键合技术将声表面波器件的尺寸减至最小及后续声表面波器件组件化封装的趋势.     

第一讲 声表面波的类型与性质

十九世纪八十年代英国物理学家瑞利从理论上研究了波在弹性固体表面上的传播特性并首先发现了声(弹极)表面波,这就是现在已为人所熟知的瑞利波.第二次世界大战以后由于电子设备迫切需要多功能和小型化,有人就试图利用声表面波技术来研制电子元件.六十年代中期美国怀特等人提出用叉指换能器在压电基片上激励和检测声表面波的方法从而加速了声表面波技术的发展,使许多各具特色的声表面波器件如同雨后春笋般相继涌现.十多年来声表面波器件凭借其设计灵活性和独特的信号处理功能而崭露头角,现在已成为电子元、器件界独树一帜的新秀.声表面波器件得以问世,实有赖于电子计算机和微电子技术两大技术基础的发展.这一事实也表明声表面波器件的研制无论在设计和工艺上都有许多独特的问题需要解决.为了充分发挥这类器件的设计灵活性和信号处理功能,器件设计人员有必要对固体声学、声表面波物理以及模拟信号处理技术等有较多的了解.近年来声表面波技术在我国颇受重视,器件的研制和应用日益广泛,有些民用器件即将大量生产,为了适应这种形势,本刊举办《声表面波技术讲座》,邀请国内知名学者较系统地介绍各种声表面波的特性,叉指换能器的特征以及各种声表面波器件的设计原理和应用等,深望它能有助于声表面波技术的推广     

线性调频脉冲发声系统的设计

介绍了线性调频脉冲压缩原理及一种基于脉冲压缩技术的线性调频信号发声系统,该系统包括电路系统,计算机控制程序和发射装置.电路系统使用信号发生器件、单片机及模拟开关来产生周期性线性调频信号.计算机控制程序采用微软基础类库(MFC)窗口程序,通过串口控制单片机.使用压电声音发射器发声,并做了线性调频声音发射、接收实验,对接收的信号进行了脉冲压缩.     

一种新型多反射栅声表面波化学量传感器的研究

提出了一种新的延迟线型声表面波化学量化传感器,作为敏感组件的声表面波器件由１组叉指换能器和多个反射组成,经过高频调制的脉冲信号通过叉指换能器在器件表面激励起声表面波,遇到反射栅发生反射,反射回来的声表面波面由叉指换能器转化成电信号。Ｎ个反射栅即可形成Ｎ个反射脉冲,通过测量各个反射脉冲之间的传输时间,即可实现对相应各反射栅之间表面状态的检测,当各反射栅之间制备有化学敏感膜时,即可实现新型化学量传感器     

40微秒声表面波色散延迟线

声表面波色散延迟线可用于脉冲压缩雷达,解决雷达作用距离和距离分辨力之间的矛盾,还可用于脉冲多卜勒雷达,测量多卜勒频移,因此,在雷达信号处理中受到重视.声表面波色散延迟线充分体现了声表面波器件设计灵活的优越性,因此都乐于研制.声表面波色散延迟线的性能主要由叉指换能器决定.分析叉指换能器的方法通常有δ模型、等效电路模型和连续集模型,其中连续集模型简单易行.有人运用连续集模型,提出了用声脉冲与叉指换能器相互作用的