1.6. Резонаторы на поверхностных акустических волнах

Резонатор ПАВ представляет собой пьезозвукопровод, на концах которого располагаются две обычно одинаковые отражающие решетки (рис. 1.19). Решетки действуют как распределенные отражатели, между которыми образуется резонансная полость. Энергия колебаний подводится и выводится из резонансной полости встречно-штыревыми преобразователями, которых может быть один или два. В первом случае резонатор называют одновходовым, а во втором - двухвходовым.

Рис. 1.19. Резонаторы на поверхностных акустических волнах: а - одновходовый, б - двухвходовый; 1 - отражательная решетка, 2 - пьезокристалл, 3 - преобразователь

В отличие от ЛЗ ПАВ, где избирательные свойства определяются частотными характеристиками преобразователей, в резонаторе ПАВ преобразователи выполняют в основном лишь роль устройств связи с резонансной полостью. Частотные же свойства резонатора определяются частотной зависимостью коэффициента отражения решеток, а также избирательными свойствами самой резонансной полости. Так, резонансные частоты резонатора ПАВ определяются из условия равенства целому числу 2π набега фазы поверхностной акустической волны при се распространении вдоль полости резонатора туда и обратно:

где n - номер моды; l - эффективная длина полости резонатора; T - время задержки волны при ее распространении вдоль полости резонатора.

Как и в резонаторах на объемных акустических волнах, моды нечетными номерами n в (1.38) соответствуют асимметричным типам (модам) стоячих волн, а с четными номерами - симметричным (рис. 1.20).

Рис. 1.20. Возбуждение асимметричных и симметричных стоячих волн в резонаторе ПАВ: а - асимметричная мода, б - симметричная мода (пунктирной линией обозначен центр резонансной полости)

В резонаторах на объемных акустических волнах металлические электроды наносятся на гранях резонансной полости, поэтому приложенное к этим электродам напряжение возбуждает только несимметричные типы стоячих волн. В одновходовом резонаторе ПАВ преобразователь находится внутри полости резонатора и в зависимости от соответствия между распределением электрических полей преобразователя и типа стоячей волны может возбуждать либо симметричный, либо асимметричный тип стоячей волны. Например, если центр полости резонатора располагается посередине между двумя соседними электродами преобразователя, то будут эффективно возбуждаться волны асимметричного типа. Если же центр резонансной полости совпадает с центром одного из электродов, то будет возбуждаться стоячая волна симметричного типа (рис. 1.20).

Рисунок 1.20 сделан в предположении, что отражение волн от границ резонансной полости происходит без потери полуволны, т. е. фаза коэффициента отражения равна нулю. В рассматриваемом резонаторе нет жестких геометрических границ акустической полости. При изменении частоты волны, падающей на распределенный отражатель, существенно изменяется амплитуда и фаза отраженной волны. Поэтому понятно, что рис. 1.20 является лишь удобной моделью для определения симметричных и асимметричных типов колебаний резонаторов ПАВ.