Глава первая. Избирательные звенья на поверхностных акустических волнах

В современной радиоэлектронике широко применяются приборы, основанные на возбуждении ультразвуковых волн в упругих пьезокристаллических средах. Одной из причин этого является то, что скорость распространения подобных волн на пять порядков меньше скорости электромагнитных волн в той же среде. Это определяет малые размеры и массу приборов. Второй, не менее важной причиной их широкого применения является высокая стабильность параметров ряда пьезокристаллов, что дает возможность строить на их основе стабильные по характеристикам устройства.

Наиболее широко на практике до недавнего времени использовались объемные ультразвуковые волны. На их основе работают кварцевые резонаторы [34-36], а также многие ультразвуковые линии задержки [38].

Другим типом ультразвуковых волн, находящим в настоящее время все большее применение, являются поверхностные акустические волны [27, 28, 32, 33, 42]. Их название объясняется тем, что компоненты подобных волн резко затухают с увеличением расстояния от поверхности пьезокристалла, так что основная часть энергии ультразвуковых волн распространяется в узком приповерхностном слое толщиной около длины волны [32, 33]. Распространение ПАВ по свободной поверхности пьезокристалла происходит бездисперсионно вплоть до очень высоких частот. Однако при наличии пленок на поверхности появляется дисперсия, величина которой прямо пропорциональна толщине пленки и частоте колебаний ПАВ [32]. Существенной особенностью ПАВ является также и то, что вследствие анизотропии пьезокристаллов характеристики ПАВ (скорость, затухание) значительно зависят от направления ее распространения по отношению к осям кристалла [32].

Ряд важных характеристик устройств на ПАВ определяется величиной затухания ПАВ. Она зависит от неровности поверхности пьезоматериала, его омического сопротивления, давления окружающей газовой среды и т. п.

Затухание из-за неровностей поверхности пьезоматериала существенно возрастает, если характерный размер неровностей превышает 0,0λ, где λ - длина ПАВ [32, 33]. Это приводит к тому, что для большинства радиотехнических приборов на ПАВ требуются пьезоматериалы, поверхность которых должна быть не только отшлифована, но и отполирована с высокой степенью точности. Кроме того, для уменьшения потерь иногда проводят вакуумирование кристаллов, а также тщательно юстируют 'кристаллографические оси и направление распространения ПАВ. Последнее объясняется тем, что разъюстировка из-за анизотропных свойств пьезокристалла ведет к отклонению потока энергии ПАВ относительно осей излучателей и, следовательно, увеличивает эквивалентные потери устройства на ПАВ. Например, разъюстировка осей на 0,7° при длине распространения ПАВ 3,05 см (время задержки 8,9 мкс) увеличивает потери на 3,5 дБ [38]. Все эти меры приводят к тому, что в настоящее время устройства на ПАВ имеют потери менее 20 дБ в диапазоне частот до 1 ГГц [32].