ГЛАВА 13. УСТРОЙСТВА С ДИСПЕРСИОННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ. УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ЛИНИИ ЗАДЕРЖКИ

13.1 Введение

Как было указано в предыдущей главе, разработка и конструирование фильтров с дисперсионными характеристиками групповой временнбй задержки могут быть осуществлены несколькими различными путями. Если разработка таких устройств основана на использовании схем, состоящих из мостовых -образных секций, то, как мы уже видели, процедура их согласования и проведение измерений могут потребовать значительных усилий. Кроме того, для построения необходимого числа секций потребуется большое число катушек индуктивности и конденсаторов. Из примера, приведенного в разд. 12.5, видно, что для обработки ЛЧМ сигнала, имеющего произведение длительности на полосу 80, необходимо порядка 50 трехзвеньевых мостовых -образных секций (или 150 отдельных мостовых -образных звеньев). В данном примере приведенное число является, по-видимому, несколько оптимистичным, гак как в связи с требованиями к допустимой ошибке величины задержки уменьшается используемая ширина полосы разрабатываемого фильтра.

Вследствие сложности и громоздкости схем с сосредоточенными параметрами были предприняты поиски других возможных принципов построения дисперсионных линий задержки. Одним из наиболее успешных методов в настоящее время с точки зрения их применения в системах сжатия импульсов явилось построение дисперсионных ультразвуковых линий задержки Функционирование этих устройств основано на свойствах направленного распространения волн в некоторых цилиндрических или прямоугольных твердых стержнях. Обычно считалось, что такой тип УЛЗ обеспечивает фиксированную задержку. Однако было известно, что в ограниченном диапазоне частот тонкие проволочки обладают дисперсионными свойствами для нескольких различных мод и типов

распространения волн [1]. Это свойство часто называют свойством геометрической дисперсиониости, так как оно зависит от геометрии среды распространения и ее соотношения с размерами длины ультразвуковой волны, а не от свойств самой среды. Именно реализация этих дисперсионных свойств проволочек и полосок в практических устройствах позволила применить УЛЗ в радиолокационных системах, использующих сжатие импульсов.

В большинстве случаев разработчик фильтров для сжатия импульсов не будет сам участвовать в непосредственном изготовлении элементов УЛЗ, как например в случае использования мостовых Т-образных звеньев. Однако разработчик системы будет обязан определить требования к параметрам и рабочим характеристикам линий, которые должны обеспечить изготовители УЛЗ, и точно также он должен уметь оценить полученные результаты. Поэтому разработчику следует понимать основные принципы работы таких устройств и знать их существенные параметры. В следующих разделах рассматриваются факторы, которые должны представлять интерес для специалиста по оптимальным фильтрам и сжатию импульсов. Основные работы в этой области выполнили Мейцлер 12—4], Микер [5, 6], Мэй [7] и Фитч 18, 91. Тщательное рассмотрение теории распространения направленных волн в изотропной гомогенной среде выполнили Микер и Мейцлер 1101. Расчет, практическое построение и применение УЛЗ с направленным распространением волн (дисперсионных и недисперсионных) рассмотрены Мэем [11]. Обширную библиографию и соответствующие ссылки можно найти в двух последних из упомянутых работ. Более поздние методы применения УЛЗ в системах со сжатием импульсов основаны на создании решеточных структур, у которых характеристики задержки зависят от частоты.