При преобразовании электрических сигналов в ультразвуковые колебания используют пьезоэлектрические преобразователи. К материалам преобразователей предъявляются следующие основны требования: малые потери на преобразование, широкополосность, стабильность параметров, механическая прочность. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяет кварц.
В ультразвуковых линиях задержки различают несколько видов распространения волн. Основными из них являются продольные волны (сжатия и растяжения) и поперечные (сдвига).
Максимальное время задержки в УЛЗ ограничено потерями при распространении ультразвуковой волны в звукопроводе, а также потерями, вносимыми пьезоэлектрическими преобразователями. У современных УЛЗ величина потерь составляет 30...80 дБ. Поэтому на выходе и входе таких линий ставят компенсационные усилители.
Частотные свойства УЛЗ определяются в основном характеристиками пьезоэлектрических преобразователей.
В случае создания УЛЗ с дисперсионными свойствами используют специальное сечение звукопровода. Исключение фазовы искажений при обработке сложных сигналов достигается применением специальных схемных методов.
В настоящее время широкое применение получают линии задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Как было показано в п. 2.41, ПАВ — это акустические (ультразвуковые) волны, распространяющиеся вдоль поверхности твердых тел в относительно тонком поверхностном слое. Это обстоятельство позволяет легко «связываться» с ПАВ на всем пути их распространения в звукопроводе и на этой основе строить линии задержки. В линиях задержки на ПАВ функции преобразователей и звукопровода совмещены в одном пьезокристалле.
Основные технические
параметры линии задержки на ПАВ: диапазон рабочих частот 10...100 мГц;
максимальная величина задержки — 200 мкс; динамический диапазон — более 100 дБ;
относительная полоса пропускания 
.
Для создания дисперсионной характеристики линий задержки на ПАВ существуют два способа. При первом способе используется физическая дисперсия скорости распространения волн ЛЯВА, при изготовлении электродной решетки — с равномерным шагом. Для создания дисперсионных свойств звукопровода его поверхность покрывается тонким слоем другого вещества, в котором скорость ультразвука (меньше, чем в подложке.
При втором способе звукопровод изготовляется из недисперсионного материала, а один или оба преобразователя выполняются с неравномерным шагом решетки электродов.
Приборы с зарядовой связью являются перспективными элементами современной микроэлектроники, позволяющие увеличит! степень интеграции аппаратуры.
Линии задержки на приборах с зарядовой связью (ПЗС) можно разделить на два класса: последовательные и параллельные.
Рассмотрим принцип работы последовательной линии, представляющей собой последовательное соединение ПЗС-элементов (рис. 2.43).
Обработка сигнала в линии задержки начинается с дискретизации входного сигнала, которая осуществляется в устройстве ввода информации. Дискретные выборки сигнала с помощью входного р—n-перехода вводятся в линию задержки в виде зарядового пакета, причем величина зарядового пакета пропорциональна амплитуде выборки. С приходом тактового импульса Ф1 зарядовый пакет перемещается в ячейку 1 и хранится в ней. С приходом тактового импульса на шину Ф2 пакет из ячейки 1 переходит в ячейку 2. С приходом импульса на шину ФЗ пакет из ячейки 2 переходит в ячейку 3. В это же время с помощью устройства ввода информации и входного р—n-перехода производится запись очередного пакета. Теперь с приходом тактового импульса на шину Ф1 пакет из ячейки 3 переходит в ячейку 4, а новый пакет из входного затвора (а) переходит в ячейку 1. Далее процесс повторяется.
Таким образом, зарядовые пакеты перемещаются вдоль линии задержки. В конечном итоге они последовательно поступают в последний элемент ПЗС. С помощью выходного р—n-перехода (б) и устройства вывода информации зарядовые пакеты, преобразованные в дискретные значения напряжения (тока), поступают на фильтр. С помощью фильтра происходит восстановление формы исходного входного сигнала, задержанного по времени на определенную величину.
Изменяя период тактовых импульсов Тт можно изменить время задержки входного сигнала τ3. Максимальная полоса пропускания такой линии равна fт/2. Время задержки определяется по формуле
Величина fт согласно теореме Котельникова должна быть не менее 2 
(—ширина спектра (входного
сигнала), т. е. чем шире спектр входного сигнала, тем меньше величина τ3
при одном и том же числе ячеек ПЗС.
Время задержки можно изменить, меняя величину fT (но не нарушая требований теоремы Котельникова).
Недостаток
последовательной" линии задержки заключается в том, что величина
произведения •П ограничена
из-за потерь заряда при большом числе переносов или высокой тактовой частоте.
В последнее время широкое развитие получают волноводно-оптические линии задержки широкополосных радиосигналов (ВОЛЗ). Для ВОЛЗ на кварцевом волокне, по которому распространяется световая волна, модулированная радиосигналом, задержка приближенно составляет 5 мкс/км, при этом с учетом ослабления поля до уровня 20 дБ величина задержки может составлять 50 мкс. Волоконно-оптические линии задержки имеют малые габаритные размеры и массу, широкую полосу пропускания, высокую температурную стабильность.
В состав простейшей схемы ВОЛЗ входит лазер с внутренней модуляцией (или внешней в модуляторе), волоконный тракт заданной длины, определяющий величину задержки сигнала, и фотодетектор (рис. 2.44).
На основе этой схемы созданы более сложные ВОЛЗ (рис. 2.45) с переменной задержкой, в которых для дискретного изменения
длины волокон используются интегрально-оптические (ИО) переключатели. В этой линии выводы соседних элементов ИО переключателей, изготовленных на отдельной подложке, соединены волокнами разной длины. Состояние каждого переключателя определяет, какое из последующих волокон передает сигнал на следующий переключатель. Время переключения составляет примерно 1 не.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.