Radar Grondbeginselen

Oppervlakte akoestische golffilter

Het oppervlakte akoestische golffilter (Surface Acoustic Wave, SAW- Filter) is een piëzo-elektrisch bouwelement.

Het piëzo-elektrisch effect houdt in dat wanneer er mechanische krachten worden uitgeoefend op een bepaald kristal, er elektrische ladingen worden gecreëerd op het oppervlak. Dit is het eigenlijke piëzo-elektrisch effect, dat bijvoorbeeld in sommige aanstekers wordt gebruikt om een ontstekingsvonk te produceren. Als een kristallijne plaat die dit piëzo-elektrisch effect vertoont in een wisselend elektrisch veld wordt geplaatst, verandert de plaat zijn afmetingen in de tijd met de frequentie van dit veld, d.w.z. de plaat voert mechanische oscillaties uit. Dit is het omgekeerde piëzo-elektrisch effect. Veel kristallen hebben de eigenschap een piëzo-elektrisch effect te vertonen. Het meest bekend is kwarts als oscillerend kwarts of als kwartsfilter, die gebruikt worden als resonantiecomponenten in analoge signaalverwerking.

Vergeleken met de pure resonantiecomponenten in elektronica heeft het SAW-filter in radars de extra functie van een frequentie-afhankelijke vertraging. SAW-filters worden gebruikt in radarsystemen met intrapulsmodulatie en pulscompressie en expanderen of comprimeren een breedbandig signaal op een analoge manier.

Een breedbandige transducer wordt met damp op een piëzokristal aangebracht, waardoor de elektrische trillingen worden omgezet in mechanische trillingen in het kristal. Deze mechanische trillingen planten zich echter met een veel lagere snelheid voort dan de elektrische signalen op een lijn. Daarom worden relatief hoge vertragingstijden bereikt. Op hetzelfde kristal worden ook frequentie-afhankelijke transducers gedompeld, die de mechanische energie weer omzetten in elektrische signalen.

Door de onvermijdelijk verschillende afstand van deze verschillende transducers tot het excitatiesysteem, krijgen de verschillende frequentiecomponenten van het ingangssignaal een verschillende tijdsvertraging, zodat alle frequentiecomponenten van het ingangssignaal in dezelfde bereikcel worden geduwd en daar worden gesuperponeerd tot een korte, scherpe uitgangspuls.

Helaas produceert de sommatie van de verschillende deelfrequenties onvermijdelijk storende zijlobben, zogenaamde tijd-sidelobben, naast de scherpe uitvoerpuls, die vaak gecompenseerd moeten worden met complexe procedures.

Om optimaal gebruik te maken van de filtercurve van het SAW-filter, wordt hetzelfde filter voor pulscompressie in de ontvanger ook gebruikt bij het genereren van het transmissieontwerp in de omgekeerde richting van de signaalstroom.