АКУСТООПТИЧЕСКИЕ ДЕФЛЕКТОРЫ АКУСТООПТИЧЕСКОГО ЧАСТОТОМЕРА
Аннотация
Методы функциональной электроники, к которым относится и акустооптический
(АО) метод обработки радиосигналов, прочно занимают лидирующие позиции даже по
сравнению с методами цифровой обработки сигналов, когда требуется за минимальное
время в широкой полосе анализа с высокой точностью определить частотные и временные
параметры нескольких одновременно действующих на входе радиоприёмного устройства
сигналов. С развитием технологий и новых материалов их применение становится ещё
более актуальным так как по интегральному показателю, учитывающему потребляемую
мощность, габаритные размеры, массу акустооптические измерители занимают первые
места среди прочих типов измерителей параметров радиосигналов. Акустооптические
частотомеры как вид акустооптических измерителей параметров радиосигналов прочно
занимают своё место в технике оценки параметров радиосигналов благодаря уникальным
характеристикам – многосигнальность, разрешающая способность, сравнительно малые
массогабаритные характеристики и потребляемая электрическая мощность при прием-
лемом динамическом диапазоне входных радиосигналов и точности оценки частоты. Дан-
ные устройства способны практически мгновенно осуществлять перенос радиосигнала из
временной области в частотную и находят применение в системах пассивного радиокон-
троля, для которых важными параметрами являются не только диапазон рабочих час-
тот, частотное разрешение, точность измерения частоты и фазы анализируемых радио-
сигналов, а также энергопотребление, масса и габариты, которые становятся сущест-
венными при использовании радиотехнических измерителей в мобильных и космических
измерительных комплексах. По этой причине во многих странах мира акустооптические
частотомеры с успехом применяются в авиационной и космической технике. Технические
параметры АО частотомеров такие как полоса рабочих частот, неравномерность коэф-
фициента передачи до детекторного тракта, эффективность акустооптического взаи-
модействия и другие во многом определяются параметрами акустооптических дефлекто-
ров (АОД). Из всех конструктивных элементов АО частотомеров АОД является самым
дорогостоящим. С технологической точки зрения наряду с полупроводниковыми лазерами,
фотоприёмными устройствами АОД при изготовлении так же требуют применение вы-
соких технологий. Наряду с задачей разработки и изготовления АОД не маловажной и
технически достаточно сложной, что отражается на стоимости образцов АОД, являет-
ся задача разработки методов расчёта, контроля и измерения параметров АОД. Авторы
настоящей работы, являясь сотрудниками лаборатории «Нанофотоники и оптоэлектро-
ники» Южного федерального университета, решили задачу расчёта технических и техно-
логических параметров АОД двух диапазонов частот, разработали конструкторскую до-
кументацию, по которой были изготовлены образцы АОД, разработали методику испыта-
ний АОД на соответствие требуемым техническим параметрам, провели испытания, по
результатам которых осуществили корректировку параметров электродинамической
структуры АОД. Приводятся расчёт параметров и математическое моделирование элек-
тродинамической структуры АОД, методика измерения параметров АОД, структурная
схема измерительной установки, реализующей предложенный метод, результаты экспе-
риментальных исследований образцов АОД двух диапазонов частот. Показано, что кор-
ректировка электродинамической структуры позволяет в ограниченных пределах изме-
нять параметры АОД. Следовательно, с помощью лишь подстроечной ёмкости нельзя
согласовать полученные параметры с данными ТЗ, а необходимо выполнить корректиров-
ку топологии согласующей системы. Теоретические расчёты и моделирование были под-
тверждены результатами экспериментальных исследований, изготовленных в соответст-
вии с разработанной документацией образцов АОД.
Литература
processors]. Moscow: Sayns-press, 2002, 80 p.
2. Shibaev S.S., Pomazanov A.V., Rozdobud'ko V.V. Akustoopticheskie izmeriteli parametrov
radiosignalov: monografiya [Acousto-optical measuring parameters of radio signals: monograph].
Rostov-on-Don: Izd-vo YuFU, 2014, 233 p.
3. Pomazanov A.V., Shibaev S.S., Volik D.P. Maket dvukhkanal'nogo malogabaritnogo
akustoopticheskogo chastotomera [The prototype of two-channel small-sized AO cymometer].
Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2019, No. 5
(207), pp. 157-165.
4. Volik D.P., Shibaev S.S., Pomazanov A.V. Printsipy postroeniya i realizatsiya akustoopticheskikh
izmeriteley parametrov radiosignalov [The principles of construction and realization of the
acousto-optic measuring parameters of radio signals], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki
[Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2013, No. 11 (148), pp. 175-182.
5. Pustovoyt V.I., Pozhar V.E. Akustoopticheskie spektral'nye ustroystva: sostoyanie i
perspektivy [Acoustooptic spectral devices: state and prospects], Vestnik MGTU im.
N.E. Baumana. Seriya“Priborostroenie” [Herald of the Bauman Moscow State Technical
University. Series Instrument Engineering], 2011, pp. 6-15.
6. Shibaev S.S., Volik D.P., Rozdobud'ko V.V. Akustoopticheskiy priemnik-chastotomer na osnove
deflektora s protivofaznym vozbuzhdeniem ul'trazvuka [Acoustooptic receiver-cymometer on the
base of deflector with anti-phase excitation of ultrasound], Izvestiya vuzov Rossii.
Radioelektronika [News of russian universities. Radioelectronics], 2008, Issue 4, pp. 32-37.
7. Volik D.P., Rozdobud'ko V.V. Analiz amplitudno-chastotnoy kharakteristiki
akustoopticheskogo deflektora s poverkhnostnym apodizirovannym p'ezopreobrazovatelem
[Analysis of amplitude-frequency response of AO deflector with surface apodized piezoelectric
transducer], Zhurnal tekhnicheskoy fiziki [Technical Physics Journal], 2009, Vol. 79,
No. 6, pp.124-128.
8. Shibaev S.S., Volik D.P., Novikov V.M., Pomazanov A.V. Akustoopticheskiy SVCh deflektor
[Acoustooptic SHF deflector], Patent na poleznuyu model [Patent on utility model], RU
145757 U1, 27.09.2014.
9. Vynnyk D.M., Reshotka O.G., Hajduchok V.G., Sugak D.Yu., Vakiv M.M. High frequency
acousto-optic deflectors with bulk waves excitation of piezoelectric crystals surface, Modern
information and electronic technologies, 2016, Vol. 1, No. 17, pp. 204-205.
10. Volik D.P., Rozdobud'ko V.V. Razrabotka i issledovanie akustoopticheskogo SHF deflektora s
sektsionirovannym poverkhnostnym p'ezopreobrazovatelem [Development and research of AO
SHF deflector with section surface piezoelectric transducer], Voprosy spetsialnoy
radioelektroniki [Questions of special radioelectronics], 2010, No. 2, pp. 110-122.
11. Akusticheskie kristally: Spravochnik [Acoustic crystals: Reference book], pod red.
M.I. Shaskolskoy. Moscow: Science, 1982, 632 p.
12. Magdich L.N., Molchanov V.Ya. Akustoopticheskie ustroystva i ikh primenenie [Acousto-optic
devices and their application]. Moscow: Radio i svyaz', 1978, 112 p.
13. Balakshiy V.I., Parygin V.N., Chirkov L.E. Fizicheskie osnovy akustooptiki [Physical basis of
acousto-optics]. Moscow: Radio i svyaz', 1985, 278 p.
14. Morozov A.I., Proklov V.V., Stankovskiy B.A. P'ezoelektricheskie preobrazovateli dlya
radioelektronnykh ustroystv [Piezoelectric transducers for radioelectronic devices]. Moscow:
Radio i svyaz', 1981, 184 p.
15. Krakovskiy V.A. Vozbuzhdenie ob'emnykh uprugikh voln s poverkhnosti p'ezocristallov
simmetrii 3m [Excitation of bulky elastic waves from surface of piezoelectric crystals of symmetry
3m], Izvestiya VUZov. Fizika [Izvestiya VUZov. Physics], 1997, Vol. 40, No. 5, pp. 27-34.
16. Cherne H.I. Induktivnye svyazi i transformatsii v elektricheskih filtrah [Inductive couples and
transformations in electric filters]. Moscow: Svyaz'izdat, 1962, 316 p.
17. Volman V.I. Spravochnik po raschyotu i konstruirovaniyu SVCh poloskovyh ustroistv [Reference
book on calculation and desighn of SHF strip devices], Moscow: Radio i svyaz', 1982,
326 p.
18. Matey G.L., Yang L., Dzhons M.T. Filtry SVCh, soglasuyuschiye tsepi i tsepi svyazi [Filters of
SHF, matching networks and couple networks], 1971. 439 p.
19. Shibaev S.S., Volik D.P. Avtomatizirovannyi stend dlya akustoopticheskih izmereniy [Automated
set for AO measurements], Pribory i tekhnika experimenta [Instrumentation and experiment
technique], 2014, No. 4, pp.141.
20. Shibaev S.S., Volik D.P. Avtomatizatsiya akustoopticheskih izmereniy [Automatization of AO
measurements], Spetsial'naya tekhnika [Instrumentation and experiment technique], 2014,
No. 2, pp. 32-36.
21. Shibaev S.S., Pomazanov A.V., Volik D.P. Metody i sredstva akustoopticheskih izmereniy:
uchebnoe posobie [Methods and means of acoustooptic measurements: tutorial], Rostov-on-
Don – Taganrog: Izd-vo YuFU, 2018, 124 p.
