|
|
мени сигнал F2 (t}--F^ ( ≈ t}. Напр., пели сигнал /\\ (t) представляет собой пару из короткого и длинного импульсов, то в сигнале F2(t) короткий и длинный импульсы меняются местами (рис. 8).
Корреляторы предназначаются для получения ф-ции корреляции ^кор (t) двух сигналов:
V
кор
Ф-цию корреляции сигналов можно получить с помощью устройства св╦ртки, если один из сигналов предварительно обратить во времени. При этом встречное взаимодействие приводит к тому, что сигнал корреляции снова будет сжат в два раза.
В системе пьезоэлектрик ≈ полупроводник наряду с операцией свертки или корреляции осуществляют также сравнительно долговременное запоминание акустич. сигналов; такие устройства паз. устройствами а к у с т и ч. и а м я т и. Запоминание акустич. сигналов обусловлено наличием центров захвата электронов в полупроводнике. В результате нелинейного взаимодействия двух акустич. волн одинаковой частоты, бегущих навстречу друг другу, в системе возникает электрич. поле с нулевой частотой и пространственным периодом, вдное меньшим длины акустич. волны. Перераспределение заряда под действием этого поля созда╦т объ╦мный неоднородный заряд на примесных центрах захвата, к-рык будет существовать до тех
BIT.
jl.
пам.
≈*-
О)
Рис. 9. Схема устройства акустической памяти: / ≈ входные преобразователи; 2 ≈ выходной преобразователь; ,'i ≈ аиуно пруаод ≈- пластина LiNbOa; 4 ≈ полупроводниковая пластина
(SL или CdS) с алентродом 5.
пор, пока тепловые процессы не выровняют это неоднородное распределение. Т. о., время памяти определяется временем релаксации для примесных состояний полупроводников. Использование легированного кремния позволяет запоминать акустич. сигналы на время внеск. сотен икс, а сернистого кадмия ≈ до 10 мс. Охлаждение кристалла дополнительно увеличивает время памяти. Считывание запомненного сигнала осуществляется подачей па электрод 5 (рис. 9) сигнала на удвоенной частоте (короткого считывающего импульса). Считанный сигнал снимается выходным преобразователем 2, Кроме того, в устройствах акустич. памяти используют взаимодействие акустпч. сигнала частоты и с однородным элсктрич, полем той же частоты. В результате этого запоминается лсриодич. структура с периодом, равным длине акустич. волны. Считывание осуществляется подачей на электрод сигнала той же частоты оз. Устройство памяти позволяет не только запоминать сигнал, но и проводить его коррсляц. обработку,
Сигнал св╦ртки, как и сигнал акустич. памяти, зависит от проводимости полупроводника. Неоднородность проводимости изменяет форму выходного сигнала, поэтому по его форме можно акустич1. методами контролировать однородность элоктрич. параметров полупроводниковых материалов, а по сигналу памяти ≈ измерять время релаксации примесных состояний.
Нелинейные акустоэлектроппые устройства л римс-няются также для сканирования омтич. изображений и преобразования их в плектрич. сигнал. Так, при ос-врщенли фоточувствнт. полупроводника в устройстве св╦ртки (рис. 6) распределение освещ╦нности оптич. изображений зада╦т распределение проводимости. Если в такой структуре производить свертку короткого и
длинного акустич. импульсов, то короткий сигнал будет сканировать распределение освещ╦нности. В результате форма выходного сигнала конволышра будет соответствовать распределению освещенности вдоль акустич. пучка.
Лы-m..1 Карийский С. Г.., Устройства обработки сигналов на ультря;шуколых иоиерхностных во.:шнх, М,, J !*7Г:; Поверхностные акустические полны - - устройства и применения, [пер. с англ.], «Т1ШЭР.>, 1976, т. (J4, ,\\╦ Г>; Г у л я е и Ю. В., АкустоэлС'нтронныо устройства для систем син;ш и обработки информации, в кн.: проблемы современной радиотехники н ал^кгроники, под ред. В, А. Котельникот:а, М., 1980; Псиерх-ностньи1 акустические волны, под рпд. А. Олннсра, ш:р. с англ., М., НЖ1; Д ь о л г с я и '.),, Р у а и <∙ Д., Упругие полны в твердых телах. Лри.мононие дли обработки сигналов, црр. с франц., М., 1 !'К2.
Б. Е. Лллшв. В. М. Левин, Л. А. Чериозатоиский. АКУСТОЭЛЕКТРОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ (A3В) ≈ взаимодействие акустич. БОЛИ с электронами проводимости в полупроводниках п металлах. Смещение атомов реш╦тки, вызванное УЗ-иолноп, приводит к изменению вн у три кристаллических полей, что сказывается на распределении и характере движения электронов проводимости. В свою очередь перераспределение электронов и их направленное движение изменяют картину деформаций, а следовательно, и характер распространения акустич. волны в кристалле.
При АЭВ происходит обмен энергией и импульсом между УЗ-волноп и электронами проводимости. Передача энергии от волны к электронам приводит к дополнит, электронному поглощению УЗ, а передача импульса ≈ к акустоэлектрическомг/ эффекту. Когда в проводнике имеет место направленное движение электронов со сверхзвуковой скоростью, они отдают часть энергии своего направленного движения волне, в результате чего возникает усиление УЗ. Кроме того, вследствие АЭВ в проводниках возникает ряд сиецифич. механизмов нелинейности акустич. волн, обусловливающих разнообразные нелинейные эффекты,
АЭВ представляет собой взаимодействие электронов с колебаниями длинноволновой части акустич. спектра (ktit^kTj где Т ≈ темп-ра, со ≈ частота колебания}, при описании к-рых кристалл рассматривается как упругий континуум, а колебания реш╦тки ≈ как волны упругой деформации. В пределе высоких частот АЭВ эквивалентно элекшропно-фононному взакмодей-ствию,
Механизм АЭВ. В процессе АЭВ сила F, действующая на свободные носители со стороны деформир. реш╦тки, вызывает электронные токи н перераспределение носителей. Возникающие при этом эл.-ыагн. поля частично компенсируют силу F, н реально действующая сила оказывается в результате экранирования в Е (озт и) раз меньше (е ≈ диэлектрич. проницаемость кристалла; to и /с ≈ частота и волнонон вектор УЗ-волны). Перераспределенные заряды и индуцир. поля действуют на реш╦тку с силон, объ╦мная плотность к-рой пропорциональна в конечном итоге амплитуде деформации. В зависимости от типа кристалла и диапазона УЗ-частот силы, возникающие в системе реш╦тка ≈ носители, имеют разл. происхождение.
В полупроводниках А'ЭВ определяют два осн. механизма. Общим для всех .материалов является взаимодействие через деформационный потенциал, обусловленное локальными изменениями ширины запрещ╦нной зоны полупроводника под действием деформации. В результате на электрон действует сила /', пропорциональная градиенту деформации S: F=DdS/dx с константой дсформац. потенциала J5, к-рая зависит от .направления распространения п поляризации УЗ-волны. В свою очередь, на реш╦тку действует сила» пропорциональная градиенту функции распределения носителей g(p, r, t):
Ш
О
X
ш
ft О
U
где р ≈ импульс электрона, г ≈ его радиус-вектор, t ≈ время. Взаимодействие через деформац. потенциал
55
")
}
