Mavzu: Bioelektronika va Akustoelektronika Bioelektronika

Akustoelektronika — aku-stikaning qattiq jism akustikasi, yarim-oʻtkazgichlar fizikasi va radio-elektronika chegarasidagi qismi. A. radiosignallarni oʻzgartirish va ularga ishlov berish uchun UT (ultratovush) qurilmalarini yaratish prinsiplarini tadqiq qilish bilan shugʻullanadi. OʻYUT (oʻta yuqori takroriylik)li signalni toʻlqin uzunligi 105-marta kichik boʻlgan tovush signaliga aylantirish unga ish-lov berishni ancha yengillashtiradi. Signallar ustida amallarni bajarish uchun UTning oʻtkazuvchanlik elektronlari, elektromagnitik maydonlar, op-tik nurlanishlar, shuningdek, akustik toʻlqinlarning nochiziqli oʻzaro taʼsirlaridan foydalaniladi. Akustoelektron qurilmalar sig-nallar ustida quyidagi amallarni ba-jarish imkonini beradi: vaqt mobaynidagi oʻzgartirishlar (signallarni tutib turish, ularning davomiyligini oʻzgartirish), takroriylik (chasto-ta) boʻyicha va fazaviy oʻzgartirishlar (fazalarni siljitish, takroriylik va spektrni oʻzgartirish), amplitudani oʻzgartirish (kuchaytirish, modulyatsiya-lash), shuningdek, murakkabroq funksional oʻzgarishlarni amalga oshirish (integrallash, kodlash va kodsizlash, yigʻuv funksiyalarini hosil qilish, sig-nallarni korrelyatsiyalash va boshqalar). Bunday muolajalarni, koʻpincha, radiolokatsiyada, uzoq aloqa texnikasida, avtomatik boshqaruv tizimlarida, hisoblagich va boshqa radioelektron qurilmalarda bajarish lozim. Koʻpchilik hollarda radioelek-tron usullar ushbu amallarni ancha sodda va tejamli yoʻllar bilan amalga oshirish imkonini beradi. Ishlash zaminida yotuvchi fizik prinsiplar va vazifalariga koʻra, akustoelektron qurilmalar signallar chiziqli oʻzgartiriladigan (tutib qolish liniyalari, filtrlar va boshqalar) suct chiziqli qurilmalarga, faol chiziqli qurilmalarga (signal kuchaytirgichlari va generatorlari) hamda signalning generatsiyasi, modulyatsiyasi, oʻzaro koʻpaytirilishi va boshqa oʻzgarishlari sodir boʻladigan nochiziqli qurilmalarga boʻlinadi. Ad.: Gulyayev Yu. V., Akustoelektronnie ustroystva dlya sistem svyazi i ob-rabotki informatsii, [v kn.: Problemi sovremennoy radiotexniki i elektroniki], M., 1980; Xayasaka Tetsuo, Elektro-akustika, pers yapon. I. I. Ivanchika, M., 1982; Pavlovskaya V. I. i dr., Akustika i elektroakusticheskaya apparatura, M., 1986.
AKUSTOELEKTRONIKA, ilmiy-texnikaviy. akustikaning qo'zg'alish va tarqalish jarayonlarini o'rganish bilan bog'liq yo'nalish. qattiq jismlardagi to'lqinlar, ularning elektromagnit maydonlar va zaryad tashuvchilar bilan o'zaro ta'sirining ta'siri, shuningdek, ushbu ta'sirlar asosida asboblar va qurilmalarni yaratish. Akustoelektronik (AE) qurilmalarda qo'llaniladigan effektlarga qarab, akustika shartli ravishda yuqori chastotali (mikroto'lqinli) akustikaga bo'linadi (qattiq jismlarda bir necha megagertsdan o'nlab gigagertsgacha bo'lgan chastotali akustik to'lqinlarning qo'zg'alish, tarqalish va qabul qilish ta'siri) , akustika to'g'ri (akustik to'lqinlarning o'tkazuvchanlik elektronlari bilan o'zaro ta'siri) va akusto-optika (yorug'lik to'lqinlarining akustik to'lqinlar bilan o'zaro ta'siri).

A. 1960-yillarda, akustikani kuchaytirish taʼsirini ochish bilan bogʻliq jadal tadqiqotlar boshlangan paytda shakllangan. pyezosemik o'tkazgichlarda o'tkazuvchanlik elektronlarini siljitish orqali to'lqinlar (qarang Akustoelektronik o'zaro ta'sir). Radarning jadal rivojlanishi radar uchun oddiy, ishonchli va miniatyura analog signallarni qayta ishlash qurilmalariga bo'lgan ehtiyoj bilan bog'liq edi. va televizor. uskunalar, avtomatik tizimlar nazorat qilish, aloqa texnologiyasi qurilmalari, hisoblash. texnologiya va boshqalar akustik tarqalish tezligi pastligi sababli AE qurilmalarini keng qo'llash imkoniyati. qattiq jismlardagi to'lqinlar (elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligi bilan solishtirganda) va ularning ba'zi kristallarda past singishi, bu qurilmalarning o'lchamlari va og'irligini o'n minglab marta (kompyuterlardan foydalanadigan qurilmalarga nisbatan) kamaytirish va amalga oshirish imkonini beradi. akustikaning yuqori sifatli omili. tebranish tizimlari. AE qurilmalari yordamida elektromagnit signallarni vaqt bo'yicha (signalning kechikishi, ularning davomiyligining o'zgarishi), chastotada, fazada va amplitudada (masalan, faza siljishi, kuchayish, modulyatsiya) o'zgartirish, shuningdek, murakkabroq ishlarni bajarish mumkin. funktsional transformatsiyalar (integratsiya, kodlash va dekodlash, signal korrelyatsiyasi va boshqalar). Analog signalni qayta ishlashning AE usullari oddiyroq (masalan, raqamli usullar bilan solishtirganda) va ba'zan mumkin bo'lgan yagona usullar.

Asosiy AE qurilmasining elementlari - elektro-akustik transduserlar va ovoz kanali; bundan tashqari, reflektorlar, ko'p chiziqli elektrod konstruktsiyalari, energiya konsentratorlari, fokuslash qurilmalari va boshqalar ishlatiladi. Akustik qurilmalar ultratovush va gipersonik diapazonlarda ham hajmli (bo'ylama va kesish) va sirt akustik to'lqinlaridan foydalanadi. AE qurilmalari uchun materiallar, asosan, piezoelektrik kristallar va piezoelektrik va yarimo'tkazgich qatlamlaridan tashkil topgan qatlamli tuzilmalar, shuningdek, akustik to'lqinlarning yutilishi past bo'lgan dielektriklardir.

Ommaviy akustik to'lqinlarga asoslangan akustoelektron qurilmalar (BAW)

Guruch. 1-rasm. Ommaviy akustik to'lqinlar asosidagi piezoelektrik rezonatorlarning sxemalari: a – RF rezonatori; b - yupqa plyonkali mikroto'lqinli rezonator; U - elektrodlarga qo'llaniladigan kuchlanish.
Birinchi A. qurilmalari BAW qurilmalari - elektr generatorlari chastotasini barqarorlashtirish uchun mo'ljallangan pyezoelektrik rezonatorlar edi. tebranishlar. Bunday rezonatorning asosi piezoelektrikdir. vibrator - maxsus yo'naltirilgan kristalli. (odatda kvarts) uning ustida joylashgan elektrodlari bo'lgan plastinka, ushlagichga o'rnatiladi va himoya sumkasiga joylashtiriladi (1-rasm, a). Plitaning qalinligi, odatda toq sonli yarim to'lqinlarga yaqin bo'lib, rezonatorning ish chastotasini aniqlaydi va yo'nalish kristalga mos keladi. kesilgan, unda, ma'lum bir harorat oralig'ida, haqiqiy mexanik chastotasi. (elastik) tebranishlar haroratga kuchsiz bog'liq. Elektr elektrodlar tomonidan yaratilgan maydon plastinkada kerakli turdagi mulkni qo'zg'atish imkonini beradi. tebranishlar (qarang: Piezoelektrik). Kvarts rezonatorlari yuqori sifat omili (10 MGts gacha bo'lgan chastotalarda 105-107) va harorat barqarorligi (termostatik sharoitda 10-10 gacha va undan yuqori) bilan tavsiflanadi. Tebranish chastotasining ortishi bilan akustikaning uzunligi to'lqinlar (va, natijada, piezoelektrik plastinka qalinligi) kamayadi va texnologik. mexanik muammolar. takrorlanadigan parametrlarga ega qurilmalarning chidamliligi. Muammoni hal qilish piezoelektrik asosidagi mikroto'lqinli rezonatorlarni yaratish edi. ZnO yoki AlN filmlari
Akustoelektronikadagi birinchi qurilmalar tana to'lqinlariga asoslangan qurilmalar edi: 50 MGts gacha chastota diapazonida signallarni kechiktiruvchi kechikish chiziqlari va generatorlar chastotasini barqarorlashtirish uchun mo'ljallangan kvarts rezonatorlari. Keyinchalik akustik mikroskoplar va introskoplar yaratildi. Eng keng tarqalgani SAW-ga asoslangan akustoelektron qurilmalar bo'lib, ular to'lqin qo'zg'alishi paytida past konversiya yo'qotishlari, tovush kanalining istalgan nuqtasida (to'lqin tarqalish yo'lida) to'lqinlarning tarqalishini boshqarish qobiliyatiga bog'liq. boshqariladigan chastota, faza va boshqa xususiyatlarga ega qurilmalarni yaratish. Ushbu akustoelektron qurilmalarga quyidagilar kiradi:

tor diapazonli akustoelektron filtrlar sifatida foydalaniladigan, shuningdek ularning chastotasini barqarorlashtirish uchun osilator pallasiga kiritilgan sirt akustik to'lqinlaridagi rezonatorlar;

kechikish chiziqlari (shu jumladan xotira elementlarida signallarning uzoq kechikishi uchun);
sirt akustik to'lqinlaridagi filtrlar (masalan, tarmoqli o'tish, mos keladigan)
signallarni kodlash va dekodlash uchun qurilmalar va boshqalar.
Akustoelektronikada akustik to'lqinlarning o'tkazgichlar va FClarda, shuningdek qatlamli tuzilmalarda o'tkazuvchanlik elektronlari bilan o'zaro ta'siri akustik to'lqinlarning elektron kuchayishi yoki yutilishi va boshqalar kabi hodisalarga olib keladi.Bu ta'sirlar turli akustoelektronik qurilmalarning ishlashi asosida yotadi: akustoelektronik kuchaytirgichlar. va akustoelektron generatorlar, qurilmalar konvolyutsiyasi va signallarning korrelyatsiyasi, akustoelektron faza o'zgartirgichlar, shuningdek, ma'lumotlarni o'qish, saqlash va yozish uchun qurilmalar va boshqalar.

Yorug'lik va akustik to'lqinlarning kondensatsiyalangan muhitda o'zaro ta'siri akusto-optik qurilmalarning (deflektorlar, modulyatorlar, filtrlar va boshqalar) ishlashi uchun asos bo'lib, ulardan foydalanish optikaning amplitudasi, qutblanishi, spektral tarkibini boshqarish imkonini beradi. radiatsiya, shuningdek, uning tarqalish yo'nalishi.