Учебное пособие 1283

том числе и для расщепленных электродов) при работе на выс-

секционированных ВШП в широкой полосе частот, в заготовку отчета занести формулы для определения передаточных характеристик таких ВШП.

Методические указания по выполнению второго задания

При выполнении задания изучить соответствующий материал /1 -4/. При изучении материала следует учитывать, что для неаподизованного эквидистантного ВШП, состоящего из М одинаковых секций, симметричных относительно своих

центров, получаем mn ( ) 2 и уравнение (3) по аналогии с

уравнением для спектра периодической последовательности прямоугольных импульсов /2/ упрощается:

= 1, 2, 3, ... — целое число, каждое слагаемое в .квадратных скобках равно единице и, следовательно, без учета частотной зависимости излучения электродов

прореживанием электродов появляются ангармонические

9

спектральные составляющие, амплитуда которых в М раз больше 'составляющей одной секции. Это объясняется тем, что спектральные составляющие различных секций на этих частотах складываются со сдвигами фаз, кратными 2л. На

(16) преобразователя равна нулю. При промежуточных значениях частот Hн. р ( j ) определяется как векторная сумма

спектров отдельных секций. На рис. 2 в качестве иллюстрации

рассмотрим расчет неаподизованного ВШП (с прореживанием электродов).

Рис. 2. Амплитудно-частотная характеристика секционированного ВШП при М = 3 и rC =3

Используя для АЧХ одиночной секции аппроксимацию , справедливую в полосе частот f / f0 20 - 30) %, т. е.

10

где Ni — число пар нерасщепленных электродов в секции,

получим приближенное уравнение для передаточной функции неаподизованиого ВШП с прореживанием электродов при отсчете от края (первого электрода):

Соответственно (20) изменяются и уравнения для АЧХ и ФЧХ преобразователя. Более точные вычисления частотных характеристик как неаподизованного, так и аподиэованнаго секционированного преобразователя при учете частотной зависимости излучения (акустической функции) электродов и

11

их взаимодействия ведутся в следующей последовательности. Сначала находится АЧХ каждой секции

T0i - интервал дискретизации импульсной характеристики,

умножаются на корректирующие коэффициенты по методике /2/ в зависимости от скважности rC (прореживания

электродов). Далее определяется составляющая ФЧХ секции, обусловленная прореживанием (при отсчете от центра секции) и не зависящая от ее анодизации:

Tp ]}

Определяется составляющая ФЧХ неаподизовавшой или симметричной аподизованной секции, обусловленная взаимным положением и перекрытием электродов в ней::

12

при отсчете от центра симметричной секции. Для несимметричной аподизованной секции

мнимая составляющие передаточной функции секционированного преобразователя (аподизованного или неаподизованного)

Определяется АЧХ секционированного преобразователя

Находится полная ФЧХ секционированного преобразователя

Последние уравнения полностью определяют частотные свойства преобразователей с прореживанием электродов. Задание № 3. Изучитъ особенности конструирования узкополосных фильтров с использованием секционированных ВШП в широкой полосе частот, в заготовку отчета занести формулы для определения топологических параметров ВШП.

Методические указания по выполнению третьего задания

13

При выполнении задания изучить соответствующий материал /1 -4/. При проработке материала следует учитывать, что секционированные преобразователи можно использовать для построения узкополосных фильтров ПАВ с гребенчатыми частотными характеристиками. В этом случае целесообразно задавать структуру фильтра с полосозадающим ВШП1, имеющим прореживание электродов, и вторым широкополосным преобразователем. Частота акустического синхронизма совпадает со средней частотой фильтра. В

где l- расстояние между центрами преобразователей, будет иметь ряд узкополосных ангармонических откликов, определяемых прореживанием электродов ВШП1. Однако на практике чаще требуются фильтры с единственной полосой пропускания. На рис. 3 изображена структурная схема узкополосного фильтра с секционированным иолосозадающим ВШП1, для выделения ангармонических составляющих в АЧХ Ap ( f ) которого используется широкополосный ВШП2. В

простейшем случае каждая секция ВШП1 может быть

полосозадающем и широкополосном преобразователях к разности этих шагов, т. е.

14

ангармонические отклики (кроме отклика на частоте f k ) значительно ослабляются.

15

электродов и при минимально возможном пространственном

второго преобразователя, можно по крайней мере в 1,66 раза расширить вверх или вниз рабочий диапазон частот фильтра, не изменяя при этом шага электродов иолосозадающего преобразователя. Выполнение же широкополосного преобразователя ВШП2, содержащего малое число электродов

сшагом L2 , даже существенно меньшим шага L1

полосозадающего преобразователя, т.е. реализация высоко-

работе фильтра на низких частотах, протяженность широкополосного преобразователя невелика и не приводит к увеличению габаритов фильтра. При необходимости ненужные ангармонические отклики в АЧХ можно дополнительно подавить за счет использования согласующих цепей или полностью уничтожить при совмещении нулей АЧХ Aн ( f )

широкополосного преобразователя с их средними частотами. Таким образом, описанная конструкция фильтра с узкой

полосой пропускания f / f0 =(0.5—2.0) % обеспечивает

расширение рабочего диапазона частот (в частности, снижение нижней границы диапазона до 1-2 МГц вместо обычных 10 МГц) и повышение технологичности благодаря использованию высокочастотных или низкочастотных ангармонических откликов в АЧХ полосозадающего секционированного ВШП.

Еще более узкие полосы до f / f0 =(0.1-0.2)% можно

реализовать, используя в фильтре два секционированных ВШП1 и ВШП2. В этом случае возможны два варианта конструкций узкополосных фильтров. В первом из них средние частоты обоих секционированных преобразователей (или шаги

16

электродов) выбраны одинаковыми, т. е. f01 = f02 и L1 = L2 , а пространственные периоды секций кратны целому числу длины волны и находятся из соотношения /2/.

при выполнении которого ангармоническая составляющая в АЧХ Ap1 ( f ) ВШП1 на частоте fk f01 kf p1 совпадает с

ангармонической составляющей в АЧХ Ap 2 ( f ) ВШП2 на частоте fl f02 kf p2 , а в результирующей АЧХ фильтра

присутствует только одна полоса пропускания на частоте fср fk fl .

В /2/ описаны узкополосные фильтры рассмотренной конструкции, имеющие средние частоты 102,37A и 112,7 МГц при соответствующих полосах пропускания 50 и 42 кГц и подавлении побочных ангармонических составляющих на 26 и 23 дБ. Во втором варианте конструкции узкополосного

фильтра шаги L1 и L2 электродов обоих секционированных преобразователей ВШП1 и ВШП2 выполнены уже

синхронизма этих преобразователей, и определяются соотношением /2/

секционированных ВШП1 и ВШП2 соответственно будут

17

где К и L - число секций в преобразователях. Ангармонические отклики в АЧХ преобразователей располагаются как ниже, так и выше их частот акустического синхронизма f01 Vэф / 2L1 и

f02 Vэф / 2L2 (рис. 4).

а)

б)

Рис. 4. Узкополосный фильтр с двумя секционированными ВШП с различными частотами акустического синхронизма: а – топология фильтра; б -АЧХ преобразователей и фильтра

18