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Surface Acoustic Wave Filter

komprimierte Pulsgröße
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Zeit-Nebenzipfel
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Bild 1: Schema eines SAW- Filters mit linear fallendem Fingerabstand

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Bild 1: Schema eines SAW- Filters mit linear fallendem Fingerabstand

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Bild 1: Schema eines SAW- Filters mit linear fallendem Fingerabstand

Surface Acoustic Wave Filter

SAW- Filter (Surface Acoustic Wave) ist ein piezoelektrisches Bauelement, der deutsche Name „akustisches Oberflächenfilter, AOF“ wird in der Radartechnik kaum benutzt.

Der piezoelektrische Effekt besteht in darin, dass, wenn mechanische Kräfte auf einen bestimmten Kristall ausgeübt werden, elektrische Ladungen an seiner Oberfläche entstehen. Dies ist der eigentliche piezoelektrische Effekt, der zum Beispiel in einigen Feuerzeugen genutzt wird, um einen Zündfunken zu erzeugen. Wird eine kristalline Platte, die diesen piezoelektrischen Effekt aufweist, in ein elektrisches Wechselfeld gelegt, ändert sie ihre Abmessungen im Takt der Frequenz dieses Feldes, d. h. die Platte führt mechanische Schwingungen aus. Dies ist der umgekehrte piezoelektrische Effekt. Die Eigenschaft, einen piezoelektrischen Effekt zu zeigen, besitzen viele Kristalle. Am bekanntesten ist Quarz als Schwingquarz oder als Quarzfilter, welche in der analogen Signalverarbeitung als Resonanzbauteil genutzt werden.

Gegenüber den reinen Resonanzbauteilen in der Elektronik hat das SAW-Filter in Radargeräten zusätzlich die Funktion einer frequenzabhängigen Verzögerung. SAW- Filter werden in Radarsystemen mit Intrapulsmodulation und Pulskompression eingesetzt und expandieren oder komprimieren ein breitbandiges Signal auf analogem Wege.

Auf einem Piezokristall ist ein breitbandiger Wandler aufgedampft, der die elektrischen Schwingungen in mechanische Schwingungen im Kristall umwandelt. Diese mechanischen Schwingungen breiten sich jedoch mit sehr viel kleinerer Geschwindigkeit aus, als die elektrischen Signale auf einer Leitung. Deshalb werden relativ hohe Verzögerungszeiten erreicht. Ebenfalls auf dem gleichen Kristall werden frequenzabhängige Wandler aufgedampft, welche die mechanische Energie wieder in elektrische Signale zurück wandeln.

Durch den zwangsläufig unterschiedlichen Abstand dieser verschiedenen Wandler zum Erregersystem erhalten die verschiedenen Frequenzanteile des Eingangssignals eine unterschiedliche zeitliche Verzögerung, so dass alle Frequenzanteile des Eingangssignals in die gleiche Rangecell geschoben werden und sich dort zu einem kurzen, scharfen Ausgangsimpuls überlagern.

Bei der Summierung der verschiedenen Teilfrequenzen entstehen allerdings zwangsläufig neben dem scharfen Ausgangsimpuls leider auch störende Nebenzipfel, sogenannte time sidelobes, die oft durch aufwändige Verfahren kompensiert werden müssen.

Um die Filterkurve des SAW-Filters optimal ausnutzen zu können, wird das gleiche Filter für die Pulskompression im Empfänger auch schon in der Sendesignalerzeugung in umgekehrter Signalflussrichtung genutzt.