Podstawy radiolokacji

Filtr powierzchniowej fali akustycznej

Filtr powierzchniowej fali akustycznej (Surface Acoustic Wave, SAW - filtr SAW) jest urządzeniem piezoelektrycznym.

Efekt piezoelektryczny polega na tym, że gdy siły mechaniczne są przykładane do określonego kryształu, na jego powierzchni powstają ładunki elektryczne. Jest to rzeczywisty efekt piezoelektryczny, który jest wykorzystywany na przykład w niektórych zapalniczkach do wytwarzania iskry zapłonowej. Jeśli płytka krystaliczna, która wykazuje ten efekt piezoelektryczny, zostanie umieszczona w zmiennym polu elektrycznym, zmienia swoje wymiary w czasie wraz z częstotliwością tego pola, tj. płytka wykonuje oscylacje mechaniczne. Jest to odwrotny efekt piezoelektryczny. Wiele kryształów posiada właściwość wykazywania efektu piezoelektrycznego. Najbardziej znanym jest kwarc jako oscylujący kwarc lub jako filtr kwarcowy, które są używane jako elementy rezonansowe w przetwarzaniu sygnałów analogowych.

W porównaniu do czystych komponentów rezonansowych w elektronice, filtr SAW w radarach ma dodatkową funkcję opóźnienia zależnego od częstotliwości. Filtry SAW są stosowane w systemach radarowych z modulacją wewnątrzimpulsową i kompresją impulsów oraz rozszerzają lub kompresują sygnał szerokopasmowy w sposób analogowy.

Przetwornik szerokopasmowy jest osadzany na krysztale piezoelektrycznym, który przekształca oscylacje elektryczne w oscylacje mechaniczne w krysztale. Jednak te drgania mechaniczne rozchodzą się ze znacznie mniejszą prędkością niż sygnały elektryczne na linii. Dlatego też osiągane są stosunkowo duże czasy opóźnienia. Przetworniki zależne od częstotliwości są również osadzane parami na tym samym krysztale, które przekształcają energię mechaniczną z powrotem w sygnały elektryczne.

Ze względu na nieuniknioną różną odległość tych różnych przetworników od układu wzbudzającego, różne składowe częstotliwości sygnału wejściowego otrzymują różne opóźnienie czasowe, dzięki czemu wszystkie składowe częstotliwości sygnału wejściowego są wpychane do tej samej komórki zakresu i nakładają się tam na krótki, ostry impuls wyjściowy.

Niestety, sumowanie różnych częstotliwości cząstkowych nieuchronnie wytwarza zakłócające listki boczne, tak zwane listki boczne czasowe, oprócz ostrego impulsu wyjściowego, które często muszą być kompensowane za pomocą złożonych procedur.

W celu optymalnego wykorzystania krzywej filtra SAW, ten sam filtr do kompresji impulsów w odbiorniku jest również wykorzystywany w generowaniu sygnału transmisji w odwrotnym kierunku przepływu sygnału.