Исследование электро-магнито-акустического взаимодействия в нелинейных кристаллах и разработка новых принципов обработки сигналов на его основе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

гз од

2 цпи 'оп?

На правах рукописи

ЗАЙЦЕВ Борис Дапьттогшч

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРО МАГНИТО АКУСТИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В НЕЛИНЕЙНЫХ КРИСТАЛЛАХ И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПРИНЦИПОВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ НА ЕГО ОСНОВЕ

Специальность 01.04.03-Радпофттажа

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

С а р а т о в 199

Работа выполнена в Саратовском филиале Института радиотехнш н электроники РАН.

Научный консультант: доктор физико-математических наук,

профессор, академик РАЕН Синицын И.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

Ведущая организация: Институт общей физики РАН, г.Москва

на заседании диссертационного совета Д.063.74.01 в Саратовском государственном университете им. Н.Г.Чернышевског по адресу: 410026, Саратов, ул.Астраханская, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке СГУ.

профессор Зюртокин Ю.А. доктор физико-математических наук, профессор Голубенцев А.Ф. доктор физико-математических наук, Лазерсон А.Г.

Защита состоится 11

"1997 г. в

:ас.

Автореферат разослан "

-5 "1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В последнее время проблемы ^лектро- магнию- акусшчеекою взаимодействия (ЭМАВ) в нелинейных материалах и сгр; к j уp,i.\ яиляи.к-я ир*мм<ш>м ирнсч адыюто iiiiiiMîiuiw исследователей. Уколавние взаимодействие может проявляться как через воздействие внешних ^лскфи-ческпх пли магнитных полей на характеристики акуед ических волн, распространяющихся в нелинейных кристаллах, тате тт череч в енпшое ne. iiaicii нос преобразовать акус шческих и -электромагнитных волн.

Оценивая состояние проблемы к моменту начала исследований в рамках настоящей диссертации л-гожно отмстить, что многие .-¡аконо-ircpuociii ЗМАВ были дета тьно исследованы. Установлено, что ЭМАВ в нелинейных диэлектриках связано с такими эффектами второго порядка. как электро- и магнцто- стршщня, нелинейный пьезоэлектрический и пьезомагнитный эффекты. Были исследованы характеристики некоторых нелинейных материалов и структур, при этом многие экспериментальные результаты согласовывались с выводами теории. В теоретическом плане в рамках равновесной термодинамики существовало две математические модели для анализа ЭМАИ в нелинейных люлек jpiiKit.N. Первая, упрощенная и наиболее часто применяемая, сочеча. m пли), н.чование m;i герпальпых уравнений. свойственных для механически -«¿жги-ого кристалла н уравнения движения .¡.i;i мгх.ншчс-ки « по бо иного. Такая некорректное и» позволяла ироводц п> все вычисления пользуясь лишь набором нелинейных пьезоэлектрических и --»лекфо-глрикцпониых констант, игнорируя другие нелинейные эффек i ы вю-рого no|)HJ,iva.

Второй подход, отличающийся безукоризненной корректностью с гочкп зрения равновесной термодинамики, требовал чи.ишя всех нс-чппейпых констант высшего порядка, что -затрудняло прожишшс расчетов для многих перспективных материалов. В рамках этой модели 5ылн выведены уравнения для механически свободного кристалла, когда статическое термодинамическое напряжение отсут< твует. Эю наиболее естественное сое ишине. коюрое. как правило. рса. m ;\ч лея в экс I i ер и м е 11 | е.

Зчесь следует отметить, что существует распространенное мнение jпюстле.тьно нево-лдод;носш практической реализации механически

зажатого состояния в эксперименте, и поэтому оно никогда не анализировалось. Однако, указанный термин относится к статической харак теристпке состояния материала, обеспечивающей те или иные условие распространения акустических волн. По мнению автора, условия механически зажатого кристалла могут быть реализованы при высоко частотных и импульсных внешних воздействиях. Поэтому в настоящее: работе впервые анализируется влияние механического состояния кристалла на электроакустическое взаимодействие.

В литературе не проанализированы причины несимметричности тензора Грина- Кристоффеля для механически свободного кристалла и ее влияние на характеристики объемных акустических волн (ОАВ). Детально не исследовались характеристики волн вблизи акустических осей и параметры внутренней конической рефракции при воздействии очень сильных внешних полей. Перечисленные вопросы подробно рассматриваются в настоящей диссертации.

Из проведенного обзора по электроакустическим эффектам в нелинейных диэлектриках следует, что весьма перспективными материалами наряду с детально изученными германатом и силикатом висмута являются ниобат лития и титанат стронция, для которых известны все нелинейные материальные постоянные второго порядка. Тем не менее, можно констатировать отсутствие полного исследования анизотропии электроакустического взаимодействия на объемных и поверхностных акустических волнах в указанных материалах. Существуют лишь обрывочные данные относительно отдельных направлений распространения воли и ориентации поля, которые не дают полной информации об анизотропии явления и не позволяют проводить оптимизацию параметров при разработке различных приборов. Поэтому результаты теоретического и экспериментального исследования анизотропии ЭМАВ в указанных кристаллах также включены в данную диссертационную работу. Следует отметить, что вплоть до настоящего времени даже в численных расчетах часто используют пренебрежение квадратичными по полю слагаемыми в компонентах тензора Грина-Кристоффеля без предварительной их оценки, что приводит к расхождению теоретических и экспериментальных результатов. Поэтому в настоящей работе все расчеты характеристик ЭМАВ проведены строго без каких- либо ограничений и пренебрел-сений.

Большой практический интерес представляет ЭМАВ в пьезоиолу-ровоггапковых материалах и структурах во ипеишпх электрических п шгнптнмх полях, отличающихся большой чувствительностью по сражению с нелинейными диэлектриками. Однако, несмотря па eón. ш< p,i-ог в эш плане, до сих пор не исслсловапы хараки-рисшкц нон» р\-осхных акустических волн (НАВ), распространяющихся и перепек и иных пьезополуироводниковых структурах типа арсенпл ¡ял.шя-OHKiiíi слои с произвольной проводимостью, и влияние на них внешних чектрич«?>"кого и MaiüniHoio нолей. Эш вопросы также рассматрива > гея в настоящей , щееер гаццошшй работе.

Исследование вышеуказанных вопросов представляет не только на-тшый, но II практический интерес. Попом у в торая часть тисссртащга освяшена практическому приложению рассмотренных выше эффек-ов. Наиболее удачное их применение, по мнению автора,, это разработ-а электроакустических методов измерения параметров мощных оди-очных СВЧ радиоимпульсов, генерируемых, например, СВЧ генера-орами на релятивистских электронных пучках. Подобные генераторы аботатот, как правило, в режиме одиночных импульсов, причем их па-амолры от импульса к импульсу могут существстттто минным. Кроме ого. генерация таких сш палов сопровождает ся высоким уровнем iiit;-очастотш.тх ра.иншомсх. которые приводят к тому что бо. пашпкл но зв<гС1ны_\ мою.юв измерений становятся неприютными. В настоящей аботе предложены новые принципы измерения основных параметров дпночных СВЧ рдтцопмпу. |ычш. основанные на злекгроакустинес кпх ффектах. Проведенные iооротическле и экспериментальные тгссле-ю-аппя iio-iBo. ш. ш co'viaib действующие макеты измерителей частог-ых характеристик и напряженности электрических и магнитных по-ей одиночных СВТТ ралимпулы ов. об тадающих целым рядом преиму-focTB по сравнению с и шестыми. И -vi'oii же части приводится ошюа-не новых устройств обработки сигналов, таких как линии задержки с искретно регулируемым временем задержки, трансверсальные филь-ры с электрическим управлением АЧХ. имитатор эффекта Доплера и г i р. шоп«! тля i к >с. le. ювател ьного считывания СВЧ ра шопмич. и»« он системе параллельных мпкрополосковых „линий.

Цс-лыо настоящей работы является: рачраоогтеа c[ui-лим^ч ких а аюм.п пчеекпх моделей. моголов р,и чета и экспергшенхл-ишш& ас-

следования основных закономерностей электро - магнито - акустического взаимодействия в нелинейных кристаллах, а также разработке на его основе новых устройств обработки сигналов.

Научная новизна иирактическаяцешюсть работы:

1.Теоретически исследовано влияние внешних электрических полей на характеристики ПАВ и ОАВ в титанате стронция и ниобате лития для различных направлений распространения волны и ориентации ноля. Показано, что для титаната стронция изменение скорости всегда является квадратичной функцией напряженности электрического поля, а для ниобата лития эта функция может быть линейной, квадратичной или комбинированной. Для описания подобных зависимостей предложено ввести четные (а-+) и нечетные (а~) части коэффициента управления. Исследованы зависимости а+ и а~ от направления распространения волн п ориентации внешнего поля, позволяющие оптимизировать характеристики приборов с электрически управляемыми параметрами. Показано, что для титаната стронция наибольшее изменение скорости составляет величину ~ 1.4% и для £ || к и ~ 0.7% для £ ± к при напряженности электрического поля ~ 100 кВ/см. Для ниобата лития максимальные значения для четной и нечетной частей изменения скорости составляют 0.008% и 0.3%, соответственно при том же самом значении напряженности поля. Приведенные результаты для отдельных направлений распространения волны и ориентаций поля, находятся в хорошем соответствии с известными и полученными в настоящей диссертации экспериментальными данными.

2. Исследовано влияние механического состояния кристалла на электроакустическое взаимодействие. Показано, что оно существенно меняет величину и анизотропию коэффициентов управления фазовой скоростью, энергетические характеристики и поведение акустических осей. Показано, что при статическом или квазистатическом характере внешнего воздействия кристалл можно считать механически свободным, а при высокочастотном воздействии - механически зажатым.

3. Установлена причина несимметричности тензора Грина - Кри-стоффеля для механически свободного состояния при материальном описании, заключающаяся в статической деформации кристалла. При переходе в промежуточную систему координат, жестко связанную со статическюй деформацией или к механически зажатому состоянию,

сазанный тензор становится симметричным.

4. Исследованы вклады различных нелинейных эффект on в ?>лек~ юакугшчеекос u аатюлействие. Показано, что .тля титана га строп-m нелинейная электрострикпия- играет более гутнеетвртпгуто роль по эаинепшг« <• линейной. Данный результат я в ¡яетс? весьма неожиданны, поскольку нелинейная электрострикция является эффектом бо-:.е высокого порядка но сравнению с линейной. Для нпобата . ш юя ревадирлющее значение имеют нелинейный пьезоэффекг и линейная Тек фострикшш. Роль ос 'I а. и>пых нелинейных '-»ффек юв заниснт от '.травления распространения ни.1ны п ориентации цо.ть. Однахсо, в це-ом, максимальные вклады нелинейной упругости ц нелинейной элек -ртпеской полярпзащш оказывали!с,я арнблизительио одинаковыми в казан ных выше материалах.

5. Проанализировано поведение акустических осей в нелинейных ьезоэлектрических и электрострикпиошшх кристаллах в механиче-ш зажатом и механически свободном состояниях во внешних электри-еских полях. Предсказано существование критического значения на-ряженяоети поля для электрострикционного кристалла SrTiOi, при ереходс через которое растепленная и смешенная оси кагателт.тгпго

конического тип о в вырождения с нешсшдш индексами Пуаика-е мо1 у г слпвач ьея. образуя ocj> спорадического типа, п исчезал, при алмюИшем \величании ноля. Показана возможность поворот и par шилення акуетпчес кпх oceii на значительные углы, ьплот ь л«"' ~ 17'' ц •Г>" соогветсгвении. чю имеет пожат' практическое значение.

6. Последовало влияние внецшего •-.. к;ктрнческого но i>i ни параметры внут ренней конической рефракции, возникающей при раезрое i ра-сшш ОАВ вдоль акустической оси конического типа вырождения. 1тя ниобата лития и тнтаната стронпня найдены завигпмо» ш угла они ческой рефракиип от напряженное! и по.-! я и гтшу га. ц.пщ о уг ш. иределяюшего поляризацию акустической волны. Показаны возмож-ости эффективного управления акустическим лучом в пространстве : создания электрически управляемых приборов для обработки сигна-гог. с 1. ivoLiHoit амплиту moii модудяиш! в пески. нжо де< яд кон денноел.

7. 'Эксперимента. п,но нее i.-довано влияние: внешнего электрическою юля на скороеjь ПАВ к brTiOn н керамике П'ГС I в широком кнтер-¡ал^ ivuiuepaT» р. тшлючаюшем ючку <тр\ктуриого фазового пере:«»

да. Найденная зависимость АУ/У от диэлектрической ироницаемоеп 5гТг'Оз подтвердила, что электроакустическое взаимодействие обусло влено как линейной, так и нелинейной электрострикцией. Полученньп результаты для темиерат\ф выше точки Кюри хорошо соответствую' теоретическим выводам.

8. Экспериментально изучено нелинейное магнитоакустическое вза имодействие па ПАВ в пленках железо - иттриевого граната (ЖИГ различной толщины на подложке из галлий - гадолиниевого гранат; (ГГГ). Разработана методика анализа гистерезисных полевых записи мостей АУ/У(Н), основанная на выделении четной и нечетной частей Показано, что четная часть не зависит от направления изменения маг нитного поля. В целом, анализ показал, что магнитоакустическое вза имодействие обусловлено АЕ - эффектом и магнитострикцией.

9. Предложен новый способ измерения частоты одиночных кратко временных СВЧ радиоимпульсов, основанный на преобразовании ис ходного сигнала в серию эхо - импульсов, огибающая которой одно значно связана с частотой заполнения. Показано, что в качестве пре образующего элемента можно использовать трансверсальный фильтр Проведен расчет его параметров для заданного вида АЧХ, обеспечива ющей необходимую точность измерения частоты с учетом дисперсии затухания и связи между каналами. Разработанный способ защищи двумя авторскими свидетельствами.

10. Предложенный способ измерения несущей частоты одиночных 1 редкоповторяющихся радиоимпульсов был реализован в 10-ти и 3-сл радиодиаиазонах на основе линий задержки на ОАВ. Для первого диа пазона достигнута точность измерения ±0.4% при рабочей температуре звукопровода 300 К. Для второго диапазона получены погрешност! ±0.1% и ±0.25% при рабочих температурах 78 К и 300 К соответствен но. Показано, что точность измерений не зависит от формы импульса Продемонстрирована возможность анализа радиоимпульсов с произ вольным законом частотной модуляции.

] 1. На основе проведенных экспериментов создан измеритель частот ных характеристик одиночных СВЧ радиоимпульсов, обладающий еле дующими параметрами: диапазон частот 2.5 - 10 ГГц; диапазон вход ных мощностей 0.001 - 10 Вт; погрешность измерения частоты 1%) (2.5 7.5 ГГц) и 0.25% (7.5-10 ГГц).

12. С помощью разработанной аппаратуры исследованы частотные характеристики одиночных СВЧ радиоимпульсов длительное п.ю 30 -300 не. генерируемых сверхмощными СВЧ генераторами па ре тяти вистских электронных пучках в ТТОФ РАН. MPTIT и ХФТТТ АН РУ. 11ол\ челные резу. |ыаты прелпанлямн большой практический ипк-р^е цля разработчиков указанных генераторов. Измерители частоты переданы в И()Ф РАН и ХФТП ЛТТ РУ. где они используются в на\ чаых исследованиях.

1.1. Разработай новый приццип измерения пространс гзенно времен аых характеристик одиночных СВЧ радцоилшу-иьсоь, основанный на электро - магнито - акустических эффектах, отличающийся повьнпеп iiuii |шм«хочаишт11(>ппостыо. Проведен теоретический анализ, позволивший выявить области параметров, соответствующие измерению либо трсстранетвенных, либо временных характеристик. Разработаны со этветству тощие макеты измерителей и проведены эксперименты, подтвердившие возможность анализа пространственного распределения электрического поля СВЧ радиоимпульсов. Теоретически проанализированы характеристики электроакустического детектора. Показана возможность достижения высокой разрешающей способности тт повьт-¡гешюН помехозащищенности. Указанные измерители просipanelвемио - временных характеристик защищены авторскими гвищггельпвадш.

11 .Раз раб'ляп макет злекipoaKvciпческого детектора с задержкой т теорегпчеехп п])оаналнзп])ованы его характеристики. Показана возможность достижения вькокой разрешающей ciux обнос i и и помышен-luil пимехоз.чшишенностп. Детектор мшшцеи авторским г пиле течь

"iBiiM.

15. Разработаны измерители электрических и магнитных полей одп-ючных СВЧ радиоимпульсов, отличающиеся повышенной помехою -шпдепност ыо и локальностью измерения. Ti про i ическин ааалт но !Волил найти области параметров, при которых амплитуда выходного сигнала пропорциональна квадрату напряженности и длительности 2ВЧ радиоимпульса и не зависит от его формы. В соответствии г по-l.y пенными рекомендациями со ¡.таны маке гы латников злектрпча юч ь I магнитного нолей. которые используются в Харьковском Физико -грхпотеском институте и Пистщ) г«- ih>k«iuix :емнератур ir. Мшквд; три исследовании раз. шчных режимов работы СВЧ генераторов на ре-

лятивистских электронных пучках.

16. Предложен трансверсапьный фильтр па ОАВ с электрически управляемыми АЧХ, разработаны п изготовлены соответствующие макеты и экспериментально исследованы их характеристики. Подтверждена возможность эффективного управления АЧХ и дискретной перестройкой времени задержки с помощью внешнего электрического поля. Рассматриваемый фильтр защищен! авторским свидетельством.

17. Предложено устройство для сдвига спектра, позволяющее формировать сигнал, аналогичный отраженному от движущегося объекта. На основе линии задержки на ОАВ изготовлен лабораторный макет имитатора эффекта Доплера и экспериментально показана его работоспособность. Показано, что при приложении к звуконроводу из ТлМЬО:>, импульсов пилообразной формы амплитудой 50 В спектр исследуемого сигнала сдвигается на величину ~ 100 Гц. Устройство сдвига спектра защищено патентом.

18. Разработан и создан высоковольтный датчик на БгТЮз, отличающийся повышенным входным сопротивлением и более широким частотным диапазоном по сравнению с известными. Конструкция датчика защищена авторским свидетельством.

19. Предложено новое устройство для считывания СВЧ радиоимпульсов в системе микроиолосковьгх .линий, которое защищено авторским свидетельством.

В диссертации на защиту пыносятся следующие научные положения:

1. Влияние внешнего статического электрического поля на характеристики ОАВ п ПАВ, распространяющихся в нелинейном электроакустическом кристалле, существенно зависит от его механического состояния.

Механически свободный кристалл, находящийся во внешнем электрическом поле, н материальной системе координат характеризуется несимметричным тензором Грина- Кристоффеля. При переходе в промежуточную систему координат, жестко связанную со статической деформацией, или к механически зажатому состоянию, указанный тензор становится симметричным.

Для механически свободного титаната стронция существует критическое значение напряженности электрического поля, при достижении

соторого расщепленная и смещенная оси касательного и конического сипов вырождения, сливаются, образуя ось спорадического типа, исче-ia;.'jumo при дальнейшем увеличении поля. Для механически зажатого осюяния подобное явление не наблюдается.

2. В гитана 1С стройная нелинейная олектрострнкглгя окатывает более существенное влияние на электроакустическое взаимодействие, том линейная э.чек i рост рикнпя. Линейная э.декгросдрикиня при но шт с наведенному пьсчочффе.кту. коэффициент электромеханической светит которого значительно ослабляется большой лиэлек ipinrrt кой при-читаемостью кристалла. Что касается нелинейной элекхрострикдии, ю она приводит к непосредственному изменению эффективного модуля т'пругостп внешшм электрическим полем.

j. Измерение несущей частоты одиночного СВЧ радиоимпульса воз-иожно с помощью преобразования исходного сигнала в серию задер-канных эхо- импульсов, огибающая которой однозначно связана с искомой частотой. При этом может быть достигнута относительная погрешность измерения 0.1 - 0.4% в диапазоне 2.5 - 10.0 ГГц при ис-тользовашш в качестве преобразующего элемента акустической линии тдержки на объемных волнах. Разработанный метол позволяет анализировать одиночные импульсы как с постоянном net ушей частотой, гак и с частотной модуиптей.

4. Ц\ тем МОД\ляш1и И. Ill ВОЗоуЖ .101! I! Я а кус 1 плоской Во 1ны а пе-"Iпленном ->лок ! ро - магнию - акустическом кристалле можно пзме зять пространственно временные и пиковые харат, идтилики .мощных кратковременных одиночных СВЧ радиоимпульсов. При этом, если за 1]>емя де|"гс1!П1Я пмп\льса акустическая волна црохошг путь, мши и иеныпий. чем характерный размер пространственной неоднородности - выходной сигнал содержит информацию о пространственном распре-телеппп амп.лп : уды СВЧ поля. Ноли же волна проходит всю активп \ ю >б.ла!л ь за щи'дя, .меньшее длительности импульса - регистрируется зременное распределение амплитуды СВЧ поля. Путем возбуждения ПАВ в нелинейном кристалле можно также измерять пиковое значение тгптряжспттое 1 п электрического и магнитного полей молпшх кратковременных одиночных СВЧ радпошпп льсов. Применение в качестве хктивного материала кристаллов LiXhO:i и cipyKiyp /Kill - ГГГ по щоляег достичь чуне i ни > о.'п.нос ш 0.0! кВ/( м и 0.01 В/') тля ■>, iCKipu-

чёского ц магнитного полей соответственно.

5. На основе нелинейных электроакустических эффектов возможна разработка новых акустоэлектронных устройств аналоговой обработки сигналов таких, как трансперсальные фильтры с электрически перестраиваемыми частотными характеристиками, линий задержки с дискретно регулируемым временем задержки, имитатор эффекта Доплера и измеритель высоких постоянных и переменных напряжений.

Апробация работы: Основные результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзных, Всероссийских и Международных конференциях, а также на научных семинарах в институте общей физики РАН (Москва), в Томском институте ядерной физики, в Харьковском физико- техническом институте, в НИИ технической физики (г.Челябинск), на кафедре вычислительной физики и АНИ физического факультета СГУ, на кафедре акустики физического факультета МГУ и в Маркетском университете (США).

Публикации: По материалам диссертации опубликовано 104 печатные работы, из которых 42 статьи в российской и зарубежной печати и 14 авторских свидетельств.

Личный вклад соискателя. В работах с соавторами соискателю принадлежит ведущая роль в постановке задач, объяснении и интерпретации рассматриваемых процессов и явлений. Соискатель непосредственно участвовал в проведении экспериментов и осуществлял научное руководство исследованиями.

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из предисловия, двух частей, заключения и списка литературы, включающего 352 наименования. Каждая часть содержит введение и четыре главы. Работа изложена на 402 страницах машинописного текста, содержит рисунков, /¿Г таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В предисловии содержится общая характеристика работы, включающая научную новизну, практическую значимость и основные положения, выносимые ца защиту.

Во введении к первой части содержится аналитический обзор литературы, позволяющий определить современное состояние пробле-

мы и оцепить актуальность исследований, проведе1шых в данной работе

В первой главе проведен теоретический анализ влияния внешнего электрическою ноля на характеристики ОАВ. растгр. к'- фнияюшихсн в ниобатс ли шя и титанато cipoiiuus Привечены основные сравнения в материальной сие i емс координат для нелинейного диэлектрика, находящегося во впешнем электрическом ноле. получотга уравнения Кристоффели, которые строго решены численным путем без каких -либо допущений или пренебрежений. Покачано, чю изменение скоро-ли ОАВ для тггташш» Пронина всегда является квадратичной функцией напряженности электрического поля, а для ниобатя лития эти, функция может быть линейной. кватрптплЕОЙ 1ыи комбинированной. Цля описания подобных зависимостей впервые предложено ввести чег-тые (а + ) и нечетные (су-) части коэффициента управления. 11er ледова-íbt зависимости этих коэффициентов от направления распространения золиы и ориентации внешнего поля. Показано, что для титаната строн-;ия наибольшее изменение скорости составляет величину ~ 1.4% для ; (! к и ~ 0.7% для £ ± к при напряженности электрического поля ~ 100 кВ/см. Для ниобата лития максимальные значения четой и не тетной частей изменения скоросли составляют П.(JOS1/ и 0.3'/Т црп топ ке самой напряженности ноля.

Впервые исследовано плпяние механическою состояния к[)н<ла i.:,i ia злектролкх С 1 ИЧССКое взапмодеис 1 вне. ¡ ¡ока зано. что и но с\ :цеС ! вен-ю меняет как анизотропию коэффициентов \ нрав. к-ния. так и их ветчине' в пределах I-250V?. Показано также, чю ирн с jht et чес ko,m н ч! лзазттста i ическом характер» внешнею последствия мужтю pea тизовать слови я механически свободною состояния, а при высокочастотном иш импульсном воздействии - условия механически зажатого.

Впервые выяснена причина несоммефмчтн тп ген«opa I рана - Кри-1 оффе.m зля механически свободною кристалла при материальном шисании, заключающаяся в механической деформации кристалла во нешнем поле благодаря линейному пьезоэффекту и электроетгчтптттттт. 1ри переходе в промеж.чтетпу.ч » t не ¡ему координат. же( iko сил «.:чл vio о еча шческой деформацией, или к- Механически заж-гЛомому еостоя-ито. указанный тензор становится спмлкчрнчиым.

Впервые исг. юдокапа роль различных te. дшейкых зффехюн на

электроакустическое взаимодействие. Показано, что для титаната стро! дня нелинейная электрострикдня играет более существенную роль по сравнению с линейной. Данный результат является весьма неожиданным, поскольку нелинейная электрослрикция является эффектом более высокого порядка по сравнению с линейной. Приведена физическая модель, объясняющая данное явление. Для ниобата лития превалирующее значение имеют нелинейный пьезоэффект и линейная элек-трострикция. Роль остальных нелинейных эффектов, проявляющихся для механически свободного состояния, неодинакова для различных направлений. Если ориентироваться на максимальное влияние, то нелинейная упругость, нелинейная электрическая поляризация и линейная электрострикция вносят приблизительно одинаковый вклад.

Проанализировано поведение, акустических осей в нелинейных пьезоэлектрических и электрострикционных кристаллах в механически зажатом и механи чески свободном состояниях во внешних электрических полях. Предсказано существование критического значения напряженности поля для электрострикционного кристалла БгТЮз при переходе через которое расщепленные и смещенные оси касательного и конического типов вырождения с ненулевыми индексами Пункаре могут сливаться, образуя ось спорадического типа, и исчезать при увеличении внешнего поля. Показана возможность поворота и расщепления акустических осей на значительные углы, вплоть до ~ 17° и 35° соответственно, что имеет важное практическое значение.

Теоретически исследована электрически управляемая эллиптическая поляризация, возникающая при распространении ОАВ вдоль направлений, соответствующих невозмущенным акустическим осям при снятии вырождения внешним электрическим полем. Приведены зависимости разности скоростей быстрой и медленной поперечных волн от напряженности поля. Показана возможность разработки электрически управляемых поляризационных приборов обработки сигналов и приведены некоторые их характеристики.

Впервые исследовано влияние внешнего электрического поля на параметры внутренней конической рефракции, возникающей при распространении ОАВ вдоль акустической оси конического типа вырождения. Приведены зависимости угла конической рефракции от напряженности поля и азимутального угла, определяющего поляризацию акусти-

ческой волны. Показана возможность эффективного управления акустическим лучом в пространстве и достижения глубины амплитудной модуляции в несколько десятков децибел.

Впервые теоретически исследованы возможности электрически упра вляемой коллимации внешним электрическим полем. Найдено направление распространения ОАВ в кристалле титаната стронпия с коэффициентом коллимации, достигающим 7 при напряженности электрического поля 16 кВ/мм.

Во второй главе теоретически анализируются анизотропия изменения фаловой скорости ПАВ в -пектроетрикцлотшых и пьезоэлектрических кристаллах, помещенных во внешнее электрическое поле. Используются уравнения, записанные в первой главе, и стандартные граничные условия; решение поставленной задачи ищется стандартным образом в виде плоских неоднородных волн. Подтверждено, что изменение скорости ПАВ для титаната стронция также как и для ОАВ, всегда является тсвадратичпой функцией напряженности электрического поля, а для ниобата лития эта функция может быть линейной, квадратичной или комбинированной. Исследованы зависимости введенных в первой главе коэффициентов управления от направления распространения ш>лньт и ориентации внешнего поля для основных крпгшлл«-графичеекпх срезов. Показано, что для гитана га стронпия наиболь шее изменение скорости госта», шег №. пгчпну О.а'Уг при напряженности злеклричеекого поля ~ 100 кВ/см. Для ниобага ляшя .максимальные значения четной и нечешой »гасчей изменения скорое щ составляют 0.008'л. п 0.3'Х при той же самой напряженности поля.

Полученные данные для отдельных направлении раслросгранения ПАВ н орпентацпй поля подтверждены как известными в литературе, так и полученными в данной работе «ксперпмоптальными данными.

I Гсследопались влияние электрического и мгхашгчсско! о состояния образца па электроакустическое взаимодействие, а также влияние иа него различных нелинейных эффектов. Подтвердился сделанный в первой главе вывод для ОАВ о том, что нелинейная электростриктгия оказываем более существенное влияние на »лекфоаку«чишч~м>* г,чаи мо 1ействце и ЯгТгО:>. чех- линейная.

В третьей главе анализировались ПАВ. распространяющиеся в структуре арсенпд галлия - гонкий с. юй с произвольной проводимо

стью. За основу были взяты стандартные уравнения, описывающие акустические волны в полупроводниковых кристаллах. Влияние проводящего слоя учитывалось в граничных условиях через скачок нормальной компоненты вектора электрической индукции. Уравнения решались численным методом, описанным во второй главе.

Показано, что меняя объемную и поверхностную проводимости можно изменять как затухание, так и скорость ПАВ. Исследовалось влияние внешнего магнитного поля, изменяющего поверхностную проводимость, на характеристики ПАВ в указанных выше структурах. Обнаружено, что изменением индукции поля в пределах 0-0.4 Тл можно управлять величиной затухания ПАВ в пределах 0-2 дБ/см на частоте 100 МГц; максимальное изменение скорости при этом составляет 0.02%.

Исследовалось также влияние поперечного электрического поля на скорость и затухание ПАВ, распространяющихся в идеальной МДП-структуре на основе арселшда галлия. Показано, что изменение поверхностного потенциала в пределах - 0.1 - 0.2 В может привести к изменению затухания ПАВ в МДП - структуре на основе СаАв в пределах 0-80 дВ/см на частоте 1000 МГц. Изменение скорости может достигать 0.08%.

Приведенные зависимости имеют практическое значение и позволяют выбрать необходимые параметры полупроводника, рабочую точку и требуемые диапазоны изменения напряженности поля, затухания и скорости ПАВ.

В четвертой главе приведены результаты экспериментального исследования ЭМАВ в пьезоэлектрических, электрострикционных, пье-зополупроводниковых и магнитных материалах. Исследовано влияние внешнего электрического поля на скорость ОАВ в ниобате лития. Измеренные полевые зависимости изменения фазовой скорости удовлетворительно согласуются с теоретически предсказанными.

Экспериментально изучено влияние внешнего электрического поля на скорость ПАВ в 5гТгО> и керамике ЦТСЛ в широком интервале температур, включающем точку структурного фазового перехода. Анализ полученных зависимостей АУ/У от напряженности поля и диэлектрической проницаемости БгТЮ^ подтвердил, что электроакустическое взаимодействие обусловлено как линейной, так и нелинейной

алектростршшией. Полученные результаты хорошо соответствуют теоретическим выводам для температуры выше точки Кюрп. Показано усиление ЭМАВ в сегнетоэлсктрической фазе и появление гистерезиса по. ¡евых зав:к пмостсй изменения скорости.

Исследовано также влипши; иосмяппого и переменного 'шплц, 1<> СВЧ диапазона) =>юк iрпческого напряжения па ско]>ость ПАВ в МЛП стр\ктуре Ai- ZiiU- nSi- Al. Подученные результаты показывают, чю чувствптелм!ость этой структуры примерно па порядок выше, чем для ниобага ли ¡ид тт титана i а стронция.

Экспериментально изучено пелинейное магнитоакустическое взаимодействие nil ПАВ в пленках ЖИГ различной толщины па подложке из ГГГ. Был предложен ti применен на практике метод анализа ¡и стерезиспых полевых зависимостей AV/V(H) путем их разложения на четные и нечетные части. Обнаружено, что четные части не зависят от направления изменения магнитного поля. Детальный анализ показал, что магнитоакустическое взаимодействие обусловлено ДЕ - эффектом и магнитострикцией.

Исследование вышеуказанных вопросов представляет не только научный, но и практический интерес. Поэтому ВТОРАЯ ЧАСТЬ диссертации иосвящепа практическому применению рассмотренных выше эффектов.

Во введении ко второй части показана перспективное} ь и актуальность разработки ?лекчjюнkvi• гачм- к»х методов измерения чаекч-ных. пространственно - временных и пиковых характеристик мощных одлпочиых С.'ВЧ радиоимпульсов. генерируемых, например. СВЧ ч-нераторамп на релятивистских электронных пучках. Пролсмо!» трк рована также актуальност ь разработки линий задержки с дискретно Р"! у. труомым временем задержки, трансверсальных фи •;. : ров с э. ;ек-трически управляемой АЧХ, идти та ¡оров эффект а , lo и. дера \ трои с i is для последовательного считывания СВЧ радиоимпульсов в системе параллельных микрополосковых линий.

Ti пятой главе omitan новый способ измерения частоты одиночных крат f:uBpcM(4iiH->ix СВЧ радиоимпульсов, основанный на iipeoGp.t toij mm исследуемого сигнала в серию эхо - импульсов, огибающая которой однолтешо связана с частотой заполнения. 11оказано. чю в к»ч> < преоОразующего элемента, можно использовать СВЧ трансверсальнък-.

фильтры. Проведен анализ работы измерителя в раджах модели транс-версального фильтра, позволяющий по заданныму виду АЧХ, обеспечивающего необходимую точность измерения частоты, определять его параметры. Исследовано влияние дисперсии и затухания волн на амплитудно - частотные характеристики и точность измерения. Разработана методика анализа одиночных сигналов как с постоянной несущей частотой, так и с частотной модуляцией. Проанализированы пути практической реализации трансверсальных фильтров для различных длительностей исследуемых сигналов и частотных диапазонов и показана перспективность разработки преобразующего элемента на основе электроакустических эффектов, рассмотренных в первой части.

В шестой главе рассмотрены и опробованы некоторые варианты реализации способа измерения частоты, описанного в пятой главе. Предложенный способ измерения несущей частоты одиночпых и редкопо-вторяющихся радиоимпульсов был реализован в 10-ти и 3-см диапазонах на основе акустических линий задержки на объемных волнах. Для первого диапазона достигнута точность измерения ±0.4% при рабочей температуре звукопровода 300 К. Для второго диапазона получены погрешности ±0.1% и ±0.25% при рабочих температурах 78 К и 300 К соответственно. Показано, что точность измерений не зависит от формы импульса. Экспериментально продемонстрирована возможность анализа радиоимпульсов с произвольным законом частотной модуляции.

На основе проведенных экспериментов создан измеритель частотных характеристик одипочных СВЧ радиоимпульсов, работающий в диапазоне частот 2.5- 10 ГГц при диапазоне входных мощностей 0.001-10 Вт.

С помощью разработанной аппаратуры исследованы частотные характеристики одиночных СВЧ радиоимпульсов длительностью 30 -500 не, генерируемых сверхмощными СВЧ генераторами на релятивистских электронных пучках в ИОФ РАН, МРТИ и ХФТИ АН РУ. Полученные результаты представляют большой практический интерес для разработчиков указанных генераторов. Показана возможность измерения как одиночных импульсов, так и кратковременных серий, характеризующихся различным значением несущей частоты. Измерители частоты переданы в ИОФ РАН и ХФТИ АН РУ, где они используются в научных исследованиях.

Показана возможность автоматизации процесса измерения несущей частоты одиночных СВЧ радиоимпульсов и создан соответствующий измерительный комплекс, работающий в полуавтоматическом режиме.

В седьмой главе описаны пршшппиально новые методы измерении про<дранс! венно временных характерип ик и пиковых значений напряженности полей мощных одиночных СВЧ радиоимпульс он. Как уже охмелен« ь. генерация подобных спгпагтоп сопровождается высоким уровнем низкочастотных импульсных радиопомех, п на их фоне ípyano зарегистрировать информационный сигнал. Необходимо либо повышать амплитуду выходного сигнала выше уровня помехи (до 50 -100 В), либо задерживать его бо времени.

Принципы акус тоа.тектроники помоляюг реализовать второй nv и,, т.е. обеспечить задержку информационного сигнала на время, достаточное для затухания импульсной низкочастотной радиопомехи. Обычно это время составляет несколько микросекунд. На этой основе были разработаны новые методы измерения пространственно- временных характеристик мощных одиночных СВЧ радиоимпульсов. Эти .методы описаны в настоящем разделе диссертации. Их можно разделить на две группы: .методы с участием зондирующей полны и методы бед зон ш-руюшей волны.

Первая группа основана на изменения скорости иди амплп'пды зондирующей акл стической полны иод действием пседе i.yoMoro поля. Лк\ -стическая волна, прошедшая активную область, подвергнутую внешнему пмп\. п.спому воздейспиио. оказывается промод\лированной по амнли'п .и- или по фазе. Вторая группа методов основана на генерации акустической волны под действием исследуемого поля. Таким обрезом, амплитуда или фаза волны на выходе активной области несет информацию о внешнем воздействии.

TeopejическпЙ анализ покачал, чго при выполнении он;-деленных соотношений между длительностью импульса и характерными размерами пространственной или временной неоднородности можно получить в чистом виде штформаттито о прострапствепттом или яремеином par предел «чаги амм. ui i\ ды ралпоимп}. п,са. Ь'с.ти за время тейс пшл импульса акустическая волна проходит путь, много меньший, чем х'ярак-герпый размер прос грапет венной неоднородное i и - реализуется ид;.-ритель пространственного распределения напряженности поля. Если

же волна проходпт всю активную область за время, гораздо меньшее длительности импульса - регистрируется временное распределение амплитуды поля (детектирование).

Весьма интересной оказывается промежуточная ситуация. Показано, что подбором параметров можно разработать измеритель пикового значения напряженности электрического или магнитпого поля, величина выходного сигнала которого однозначно связана с длительностью и амплитудой входного импульса. Сделапы оценки реальных параметров перечисленных измерителей и проанализированы возможности применения различных нелинейных материалов и структур. Показана перспективность использования нелинейных электро - магнито -акустических эффектов, рассмотренных в первой части диссертации для разработки указанных измерителей.

Созданы макеты измерителей пространственного распределения элех трического поля СВЧ радиоимпульсов на основе диэлектрических резонаторов и проведены соответствующие эксперименты, подтвердившие их перспективность.

Разработан датчик электрических и магнитных полей одиночных СВЧ радиоимпульсов, отличающийся повышенной помехозащищенностью и локальностью измерения. Теоретический анализ позволил найти области параметров, при которых амплитуда выходного сигнала пропорциональна квадрату напряженности и длительности СВЧ радиоимпульса и не зависит от его формы. В соответствии с полученными рекомендациями созданы макеты датчиков электрического и магнитного полей, которые используются в Харьковском Физико - техническом институте и Институте высоких температур при исследовании различных режимов работы СВЧ генераторов на релятивистских электронных пучках.

В восьмой главе описаны принципиально новые акустоэлектрон-ные устройства на объемных упругих волнах с электрически управляемыми параметрами, такие, как трансверсальные фильтры с электрически управляемой АЧХ, линии задержки с дискретно регулируемым временем задержки, имитатор эффекта Доплера.

Разработаны и исследованы различные варианты трансверсальных фильтров на ОА.В, экспериментально исследовано влияние внешних статических электрических полей на их амплитудно - частотные ха-

рактеристики.

Экспериментально показана возможность эффективного управления валом АЧХ с помощью внешнего статического поля. На основе линии задержки на ОАВ и •»тот on. н»н . тбораторный макал имитатора эффекта Доплера на основе IJ.Xbüs п эксперимснта.тьтю показана er» работоспособность. Т'1змерено доплеровстсое смещение частота.' иол действием приложенного к зв\ копроводу импульсного напряжения. Покатано, что при использовании импульсов пилообразной формы амплитудой 50 В спектр ттс'стедуомо!о сигнала сдвигается на величину' ~ 100 Гц.

В эт ой же главе приводи ich описание высоковольтного датчика на основе электрострикционного кристалла, позволяющего проводить из меривия в широкой полосе частот вплоть до СВЧ диапазона п устройство для цоследователытого считывания СВЧ радиоимпульсов в системе параллельных мнкроиолосковых линий. Эти приборы основаны на изменении скорости IIAB внешним электрическим полем.

ВЫВОДЫ

В ходе проведения теоретических и экспериментальных исследований в настоящей диссертационной работе получены следующие рочу ц,-таты :

1.Теоретически исследовано влияние внешних электриче« ких. полей на .характеристики ПАВ и ОАВ в днтанате стронция и инобдте лптпя для различных наП])авл(Л1ий pacnpocTpaiнчшя волны и ориентации ноля. Покатано, чю для лптаната стронция изменение скорое! и всегда является квадратичной функцией напряженное] и э. ick i рическото ноля. а для ниобата лптпя эта функция может быть линейной, квадратичной или комбинированной. Для описания подобных зависимостей предложено ввести четные (о1) и нечетные (ci ) част ко-нЬфтшпеита \ прав. кчшя. Исследованы зависимости а4 и а от направления распространения волн и ориентации внешнего поля, позволяющие оптимизировать характеристики приборов с электрически управляемыми параметрами. Показано, что дли дптапата етронпия наибольшее in mi-mci lite скорости составляет величину ~ 1.1'/ и .тля ¿' jj /, и ~ O.T'/i для F _L к при няпржкегтттоеттт электрического поля 100 хВ/ем. Для нпобата лития максимальные значения для чепюй п нечетной ча<теп изменения скорости составляют 0.008% и 0.3%, соответственно при том

же самом значении напряженности поля. Приведенные результаты для отдельных направлений распространения волны п ориентации поля, находятся в хорошем соответствии с известными и полученными в настоящей диссертации экспериментальными данными.

2. Исследовано влияние механического состояния криста лла на электроакустическое взаимодействие. Показано, что оно существенно меняет величину и анизотропию коэффициентов управления фазовой скоростью, энергетические характеристики и поведение акустических осей. Показано, что при статическом или квазпстатическом характере внешиего воздействия кристалл можно считать механически свободным, а при высокочастотном воздействии - механически зажатым.

3. Установлена причина несимметричности тензора Грина -- Кри-стоффеля для механически свободного состояния при материальном описании, заключающаяся в статической деформации кристалла. При переходе в промежуточную систему координат, жестко связанную со статической деформацией или к механически зажатому состоянию, указанный тензор становится симметричным.

4. Исследованы вклады различных нелинейных эффектов в электроакустическое взаимодействие. Показано, что для титаната стронция нелинейная электрострикция играет более существенную роль по сравнению с линейной. Данный результат является весьма неожиданным, поскольку нелинейная электрострикция является эффектом более высокого порядка по сравнению с линейной. Для ниобата лития превалирующее значение имеют нелинейный пьезоэффект и линейная электрострикция. Роль остальных нелинейных эффектов зависит от направления распространения волны и ориентации поля. Однако, в целом, максимальные вклады нелинейной упругости и нелинейной электрической поляризации оказываются приблизительно одинаковыми в указанных выше материалах.

5. Проанализировано поведение акустических осей в нелинейных пьезоэлектрических и электрострикционных кристаллах в механически зажатом п механически свободном состояниях во внешних электрических полях. Предсказано существование критического значения напряженности поля для электрострикционного кристалла БгТЮз, при переходе через которое расщепленная и смещенная оси касательного и конического типов вырождения с ненулевыми индексами Пуанка-

ре могут сливаться, образуя ось спорадического типа, и исчезать при дальнейшем увеличении ноля. Показана возможность поворота, и расщепления акустических осей на значительные \глы, вплоть до ~ 17 ' и •Ч-"'' ! . >отве' 'ллвщго. чгоимее! паленое практическое ¡надеине

G. Последовало влияние внешнего электрического поля на параметры внутренней конической рефракции, возникающей при рас пространств! ОАВ в..i.o. н> ак\eiичеекон оси коническою типа вырождения. Для тптобата лития и тптаттатп стротптия найдены зависимости угла конической рефракции от напряженности поля и азимутального уг та. определяющего поляризацию акустической волны. Показаны возможности эффективною ^травления акустическим лучом с пространстве ч создания ->лек фнчееки управ,тяемых приборов для обработки ста налов г глубиной амплитудной модуляции в несколько десятков децибел.

7. Теоретически исследованы возможности электрически управляемой коллимации внешним электрическим полем. Найдено направление распространения ОАВ в кристалле титаната стронция с коэффициентом коллимации, достигающим 7 при напряженности электрического поля 16 кВ/мм.

8. Псч'делонаио в лияние объемной и поверхностной проводимое те на ■> и:кгронное затухание н скорость ПАВ в структуре типа магний провозящий с лой - пол\ «vtrpaiilf чиыА арсенид юллия.

У. Исследовано влияние внешнего магнитного поля на харлк герметики ПАП. раслгрос фнкяюшейся в структуре хина тонкиП проводя-mnii с.лий арсенид таллия. Покатано, что вариацией musKiwi: пол-д и пределах 0.1 - 0.1 Тл можно изменить заюханне ПАН на влшчмиу с\ш.есгветпто превышают} ю рассеяние, связанное с чххлонымп коле бапиями решетки. Максимальное изменение скорости при этом может до! дичь 0.02'yi'.

10. Исследовано влияние элек фнческого напряжения п.-; .'р.ч.м'чры ПАВ, распространяющейся в структуре металл - диэлектрик - полупроводник. Показано, что изменение поверхностного потенциала в пределах 0.1 0.2 В может привести к изменению зотухаппл ПАВ в сф \ ь i\pc на основ,е api ••пола ¡а д.дня ч предетах 0 80 ло<д;,. ча частот« 1000 МГц. Изменение скорости при чтом может достичь 0.04%

11.cPiepBBte экеиерцм! и ¡алыы исследовано влияние внешне!.-

трическот'о поля на скорость ОАВ в нпобате лития. Измеренные но.че-

вые зависимости изменения фазовой скорости удовлетворительно согласуются с теоретически предсказанными.

12. Экспериментально исследовано влияние внешнего электрического поля на скорость ПАВ в БтТЮг и керамике ЦТСЛ в широком интервале температур, включающем точку структурного фазового перехода. Найденная зависимость Д У/V от диэлектрической проницаемости БгТЮ:5 подтвердила, что электроакустическое взаимодействие обусловлено как линейной, так и нелинейной электрострикцией. Полученные результаты для температур выше точки Кюри хорошо соответствуют теоретическим выводам.

13. Экспериментально изучено нелинейное магннтоакустическое взаимодействие на ПАВ в пленках железо - иттриевого граната (ЖИГ) различной толщины на подложке из галлий - гадолиниевого граната (ГГГ). Разработана методика анализа гистерезисных полевых зависимостей ДУ/У(Н), основанная на выделении четной и нечетной частей. Показано, что четная часть не зависит от направления изменения магнитного поля. В целом, анализ показал, что магннтоакустическое взаимодействие обусловлено ДЕ - эффектом и магнитострикпией.

14. Предложен новый способ измерения частоты одиночных кратковременных СВЧ радиоимпульсов, основанный на преобразовании исходного сигнала в серию эхо - импульсов, огибающая которой однозначно связана с частотой заполнения. Показано, что в качестве преобразующего элемента можно использовать трансверсальный фильтр. Проведен растет его параметров для заданного вида АЧХ, обеспечивающей необходимую точность измерения частоты с учетом дисперсии, затухания и связи между каналами.

15. Предложенный способ измерения несущей частоты одиночных и редкоповторяющихся радиоимпульсов был реализован в 10-ти и 3-см радиодиапазонах на основе линий задержки на ОАВ. Для первого диапазона достигнута точность измерения ±0.4% при рабочей температуре звукопровода 300 К. Для второго диапазона получены погрешности ±0.1% и ±0.25% при рабочих температурах 78 К и 300 К соответственно. Показано, что точность измерений не завысит от формы импульса. Продемонстрирована возможность анализа радиоимпульсов с произвольным законом частотном модуляции.

16. На основе проведенных экспериментов создан измеритель частот-

аыч характеристик одиночных СВЧ радиоимпульсов. обладающий следу ю щи л п! параметрами:

- Т!мпа'!<>.1 час'ют 2 Г) - 1П ГГп:

- дн.'-ш-; ;он входных мощное 1ей 0.00] - К! ¡5т:

хюгреиптот» измерения частоты 1% (2.5- 7.5 ГГц) и 0 2 7/ ^7.5 10 !Т'ц).

17. С помотнью разработанной аппаратуры исследованы частотные чарактернстмки и.ишочкнх (.'154 ра шоимиульсо» ддп) елвностьто 30 -500 не, генерируемых сверхххищнтш СВ' 1 * енерти орами ни ре. 1я • и-дпетскттх электронных пучках в ИОФ РАН, МРТИ и ХФТИ АН РУ. ТТо. 1) чеппыо результаты представляют большой практически!! днтерес для разработчиков указанных генераторов. Измерители часвиы вер; даны в ИОФ РАН и ХФТИ АН РУ, где они используются в научных исследованиях.

18. Показана возможность автоматизации процесса измерения несущей частоты одиночных СВЧ радиоимпульсов и создан соответствующий измерительный комплекс, работающий в полуавтоматическом

режиме.

19. Разработан новый принцип измерения простраист непио - времен ных характеристик одиночных СВЧ радиоимпульсов, основанный на '->.чек 1 ро мамино яки тнчеекп.х эффектах, отличаюштп я повышенной !1омехозашииич1ио1 .дао. Проведен теоретический ана ц;з. иозво. шв-шпй выяьнгь области пара метров., соотвркл иуюпше измерешж» шбо (тршпраистьеппых. либо времеаиыч характеристик. Разработаны <•<>• «лвегствуюшне макеты измерителе!! п проведены эксперименты. ио> твердившие возможность анализа пространственного рас прел ел ешы ъ:'■•'ктрпческого поля СВЧ радиоимпульсов. Теоретически проанализированы харак Iерш-тики элек фоакустического _:«текто| Показана возможность достижения высокой разрешающей способное т ч поры шенной помехозащищенности.

20.Разработан макет электроакустического детектора с задержкой и ¡еор.'Л пчееки проанализированы его характеристики. Пока т-лтп гт-можпость достижения высокий ра '.репы юиич"! спосоГнюсш п нов во е.' вой а-'мехозашншеннт.с та.

21. Разработаны и ;мерюе щ тогтрических и магнитных долен о.г ночных СВЧ радиоимпульсов, отличающиеся повышенной ноиехиа-

щтценностыо и локальностью измерения. Теоретический анализ позволил найти области параметров, при которых амплитуда выходного сигнала пропорциональна квадрату напряженности п длительности СВЧ радиоимпульса и не зависит от его формы. В соответствии с полученными рекомендациями созданы макеты датчиков электрического и магнитного полей, которые используются в Харьковском Фпзико -техническом институте и Институте высоких температур (г. Москва) црн исследовании различных режимов работы СВЧ генераторов на релятивистских электронных пучках.

22. Предложен трансверсальный фильтр на ОАВ с электрически управляемыми АЧХ, разработаны и изготовлены соответствующие макеты и экспериментально исследованы их характеристики. Подтверждена возможность эффективного управления АЧХ и дискретиой перестройкой времени задержки с помощью внешнего электрического поля.

23. Предложено устройство для сдвига спектра, позволяющее формировать сигнал, аналогичный отраженному от движущегося объекта. На основе линии задержки на ОАВ изготовлен лабораторный макет имитатора эффекта Доплера и экспериментально показана его работоспособность. Показано, что при приложении к звукопроводу из ЫКЪОъ импульсов пилообразной формы амплитудой 50 В спектр исследуемого сигнала сдвигается на величину ~ 100 Гц.

24. Разработан н создан высоковольтный датчик на БгТЮз, отличающийся повышенным входным сопротивлением и более широким частотным диапазоном по сравнению с известными.

25. Предложено новое устройство для считывания СВЧ радиоимпульсов в системе микрополосковых линий.

Список опубликованных и принятых к печати работ ио теме

диссертации

1. Волоцкнй А.Е., Зайцев Б.Д., Федоренко В.А. О симметричности тензора Грина- Кристоффеля в нелинейных электроакустических кристаллах// Акуст. ж. 1992. Т.38. В.5. С.951- 953.

2. Волоцкий А.Е., Зайцев В.Д., Федоренко В.А. Акустические свойства титаната стронция во внешнем электрическом поле// Акуст. ж. 1992. Т.38. В.1. С.12-18.

3. Б.Д.Заииев. Н.Е.Кл знепова Поведение акустических осей в кристаллах SrTi03 и LiNb03 во внешнем электрическом поле//Криеталлогр 1096. Т.-41. N6. Г. 1050-1054.

í В.D.Zaitsev and I.E.Kuznetsova Behavior oí acoustic axes and internal conical refraction in Lii\'b03 and SrTi03 crystals placed in external electric field// IEEE Trans. T'ltrasonics. Ferroei. aud Fmjueiicv Control. 19NS. V .45. N2.

о. Б.Д.'jaiiaeB. II .E. Кузнецова Внутренняя коническая рефракция в нелинейных ->доктроак\ciнческих кригчал.iax во внешних а. (ек греческих нолях// ЖТФ. 1997. В. 10.

о. Зайнев БД., Волоцкпй А.Е., Нейман В.И.. Фечоренко В.А. Влияние внешних статических электрических нолей на характеристики объемных упругих волн в TJNbO's // Акуст. ж. 1990. Т.Зб. В.б. С.840-846.

7. Зайцев Б.Д.. Калинин В.Ю., Кузнецова И.Е. Электроакустическое взаимодействие на ПАВ в титанате стронция//Акуст. ж. 1996. т.42, В.З, С.383-388.

8. Zaitsev B.D., Kuznetsova I.E. Electroacoustic SAW interaction in nroTitmm titanate // TEEE Ultrasouic, Ferroelectrics and Frequency Control, o. 13. No.4. pp.70.v-7! !

9. Zaitsev B.I).. Kuznetsova I.E. External Iiomogeueoii'- electric field died on the properties of Rayleigli SAW in ütlnniií uiooafe // J1*.FF Ultrasonic. Ferroelerii ics and Frequency Control, v. 13. No.4, pp 70! 707

10. Зайцев В.Д . Кушенова IT.E. Влияние внешнею о шоричного ?лекгрич<ч кого «оля на свойств;! ПАВ Рзлея в пиобате лита // Лкусд.ж. 1997. Т.42. XI. С. 110-118.

11. Зайцев Б.Д., Кузнецова И.Б., Нефедов И.С. Затухание акуст иче-ЛЛ1Х волн Рэлея па поверхности арсенида галлия со слоем двумерного электронного газа // Письма в ЖТФ. 1994. г.20. в. 1. с.60-0 I

12. Zaitsev B.D., Kuznetsova I.E. Surface acoustic wave*, hi. a ¿allium irsenide - conducting layer structure // IEEE Ultrasonic, Ferroelectrics md Frequency Control, 1990, v.43, No.6, pp.1130-1133.

13. Зайцев Б.Д.. I\vнепопа И.Е. 11оверхНОС"ПШе ак\с \ нчееКИе ВОДНЫ i структу ре СаАь - слой двумерного электронного газа, помешенной в ,¡ai ни шоп ноле // Письма в ЖТФ. 1995. д.21. в.7. с.30-31.

11. Б.Д.Зайцев. U.K..Кузнецова. В.В.] Клюв Влияние »фф»км до ля на :арактеристики поверхностных акустических волн в МД11 - структуре

на основе арсенида галлия // Письма в ЖТФ. 1996, т.22, в.24, с.25-29.

15. Гуляев Ю.В., Ермоленко А.В., Зайцев Б.Д., Калинин В.Ю., Си-ницын Н.И. Нелинейные электроакустические эффекты при распространении поверхностных акустических волн в титанате стронция // Акуст. ж. 1989. Т.34. B.l. С.154-157.

16. Бородина И.А., Голубский А.А., Ермоленко А.В., Зайцев Б.Д., Осипенко В.А., Синицын Н.И. Влияние внешних постоянных и переменных электрических полей на скорость ПАВ в МДП структуре // Акуст. жури. 1994 Т.40. В.З. С.439- 440.

17. Ермоленко А.В., Зайцев Б.Д., Федоренко В.А. Магнитоакустиче-ское взаимодействие на ПАВ в пленках железо- иттриевого граната// Акуст. журн. 1996 Т.42. В.5. С.635-638.

18. Zaitsev B.D., Ermolenko A.V., Fedorenko V.A. Magnetoacoustic SAW interaction in YIG films// IEEE Trans.on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 1998. V.45. N2.

19. Гуляев Ю.В., Ермоленко А.В., Зайцев Б.Д., Синицын Н.И., Федоренко В.А. Применение трансверсальных фильтров для измерения частотных характеристик одиночных СВЧ радиоимпульсов// ДАН СССР. 1989. Т.305. N6. С.1372- 1374.

20. Ермоленко А.В., Зайцев В.Д., Синицын Н.И., Федоренко В.А. Измерение частоты заполнения одиночных кратковременных СВЧ радиоимпульсов // РЭ. 1997. Т.42. В.2. С. 161-166.

21. Zaitsev B.D., Fedorenko V.A., Ermolenko A.V., Sinitsyn N.I. Measuring the carrier frequency of single- short duration MW radiowave pulses // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1997.

22. Zaitsev B.D., Kuznetsova I.E., and Joshi S.G. Acoustic devices for measuring characteristics of single high-power microwave pulses // Ultrasonics. 1997.

23. Григорьев M.A., Зайцев Б.Д., Пылаева Г.И., Шевчик В.Н. Затухание упругих волн в шпинели и ниобате лития на частоте 36,5 ГГц // ФТТ. 1976. Т. 18. В.8. С.2307- 2310.

24. Григорьев М.А., Зайцев Б.Д., Шевчик В.Н. Затухание поперечных упругих волн в алюмомагниевой шпинели на частоте 36,5 ГГц // ФТТ. 1976. Т.18. В.12. С.3708- 3709.

25. Зайцев Б.Д.. Синицын Н.И., Ермоленко В.А., Федоренко В.А. Измерение частоты одиночных СВЧ радиоимпульсов // Электронная тех-

ника. Серия электроника. N2(34). 1989. С.101-104.

2G. Григорьев М.Л.. Зайцев Б.Д., Петров В.В.. Толстяков A.B. Об ошибках, при измерениях на СВЧ коэффициен та электроакус шческого преобразования и затухання \ npyi их волн эхо-мегодом // Аку.т. жури. 1981. 1.31. В.З. С.361- 357.

27. Григорьев М.А.. Зайпев В.Д.. Петров В.В.. Толе ¡пкоп A.B. Измерение коэффициента -электроакустического преобразования и -¡.тггха-нпя ynpvi их СВЧ води эхо- методом // Межвуз. научн. сб. "Вопросы электроники СВЧ. Псс.тед. нриб. СВЧ вакуум, и тверд от. ->лектр." ¡986. Изд. СГУ. С.70-83.

2Н. Га ленкий ТТ.П.. Ермоленко A.B.. Зайцев Б.Д., Маг^а II.I1., Маг:лс-цов А.Н.. Федоронко В.А. Анализатор частоты заполнения одиночных СВЧ радиоимпульсов // ПТЭ. 1991. В.4. С.235.

29. Гуляев Ю.В., Зайцев Б.Д., Калинин В.Ю. Применение IIAB дат чаков для контроля пространственно- временных характеристик СВЧ импульсов// Сб. "Сегнето- и пьезоэлектрики в ускорении научно- тех-нич. прогр." М.: 1987. С.93- 97.

30. Ермоленко A.B.. Зайцев БД., Калинин В.Ю., Кузнецова U.E., Фе-торенко ¡i.A. Элек фоикуотнчеетшй датчик электрического поля одиночных СВЧ радиоимпульсов // ГЭ. 1996. Т.40. В. ). С.80- 8S.

31. Zaitsev B.D.. Ermoleuko A.V.. Eedorcnko A'.A.. Kalinin Y.Yii.. Кн/ним I.E. An elecl roacoustic method for measuring' the intensity of high power microwave pulses // IEEE Trans, on Tltrasoii.. Ferroel.. and Fre<¡. Conii. 1996. \M3. ,\o.l. P.30-35.

32. Зайцев Б.Д.. Калинин В.И).. Магда П.П.. Ермоленко А.11. Прокопенко Ю.В., Гадецкий H.H. Измерите.ль напряженности электрического поля одиночных сверхвысокочастотных радиоимпульсов // ПТЭ. 1993. В.З. С.133- 135.

33. Гуляев Ю.В., Зайцев Б.Д., Кидишш В.Ю. Применение 11А В дат чиков для контроля пространственно- временных характеристик СВЧ импульсов // Сб. "Сегнето- и пьезоэлектрики в ускорении научно- тех-нич. прогр." М.: 1987. С.93- 97.

''•!. Zaiisev B.D.. ErmoloTiko A.Y.. Eedorenko Y.A.. kuzuetsova EL.. New leviccs for processing of powerful short-duration sinprle microwave pulses // 1996 ÍEF.E MTT-S intern. Microwave Syuip. Digest. San IYanrivo. Лило 17-21. 1996, Y.l, p. 65-68.

35. B.D.Zaitsev, V.A.Fedorenko, I.E.Kuznetsova Control properties of nonlinear materials // 1996 IEEE MTT-S Intern. Microwave Syrap. Digest, San Francisco, June 17-21, 1996, V. 2, P. 975-978.

36. Ermolenko A.V., Fedorenko V.A., Volotsky A.E., Zaitsev B.D. Dopier shift of acoustic signal spectrum // Proc. of the 5th Conf. "Acoustoelectron. '91". 1991. Varna. Bulguria. P.142-145.

37. Borodina I.A., Ermolenko A.V., Sinitsyn N.I., Zaitsev B.D. External electric field influence on SAW velocity in MSD structure // Proceed, of the 5-th Conf. "Acoustoelectronics'91" 1991. Varna. Bulgaria. P. 116- 118.

38. Ermolenko A.V., Fedorenko V.A., Volotsky A.E., Zaitsev B.D. Experimental investigation of nonlinear electroacoustic effect in LiNb03 // Proceed of the 5-th Conf. " Acoustoelectr.'91" 1991. Varna. Bulgaria. P.151- 154.

39. Ermolenko A.V., Fedorenko V.A., Kalinin V.Yu., Kuznetsova I.E., Zaitsev B.D. External electric field effect on SAW velocity in SrTi03 // 6th Conf. "AcoustoeL'93" Varna, Bulgaria, 19-25 Sept., 1993, p.46

40. Зайцев Б.Д., Ермоленко A.B., Волоцкий A.E., Федоренко В.А. Устройство для сдвига спектра/ Положительное решение на патент.

41. Fedorenko V.A., Volotsky А.Е., Zaitsev B.D. On Green- Christoffel tensor nonsymmetry in nonlinear electroacoustic crystals // Proceed, of the 5th Conf. "Acoustoelectronics'91". 1991. Varna, Bulgaria. P.54- 59.

42. Гуляев Ю.В., Воробьев В.Ф., Зайцев Б.Д., Калинин В.Ю., Сини-цын II.И, Электростртжционпый датчик на ПАВ // Электронная техника. Сер.10. Микроэлектронные у стр. 1988. В.2(68). С.50-52

43. A.C.N 1290188 СССР, МКИ G 01 R 21 /00 Детектор мощных одиночных и редкоповторяющихся СВЧ радиоимпульсов/ Н.И. Синицын, Б.Д. Зайцев, В.А. Федоренко, Е.Е. Клюев (СССР) N 3907803, заявл. 04.06.1985, опубл. 15.02.87. Бюл. N 6.

44. А.С. N 1167541 СССР, МКИ G 01 R 29/08 Измеритель распределения электрических полей одиночных пли редкоповторяющихся мощных СВЧ радиоимпульсов/ Б.Д. Зайцев, Ю.В. Гуляев, Л.И. Кац, Н.И. Синицын, В.А. Федоренко (СССР), заявл. 09.01.1984, опубл. 15.07.85. Бюл. N 26.

45. А.С. N 1191837 СССР, МКИ G 01 R 21/00. Устройство для измерения импульсной проходящей мощности/ Б.Д. Зайцев, В.Ю. Калинин, Н.И. Синицын (СССР), заявл. 28.05.1984, опубл. 15.11.85. Бюл. N 42.

46. А.С. N 1374150 СССР, МКИ G 01 R 29/08. Устройство для изме-

рения импульсного электромагнитного поля в микрополсковой линии/ Б.Д. Зайцев, В.Ю. Калинин. Ю.Ф. Висюлькин. H.H. Сининын. H.A. Породи на (СССР), заявл. 19.0S.S6. опубл. 15.02.88. Бюл. К С.

47. A.C. N 1374150 СССР. МКИ С 01 Р 29/08. Устройство тля измерения импульсного электромагнитного поля в микрополсковой липни/ Б.Д. Зайпетт. В.Ю. Калинин. Ю.Ф. Висюлькин. Н.И. Синицын, И.А. Бородина (СССР), заявл. 19.OS.SO. опубл. 15.02.SS. Бюл. X 6.

48. A.C. X1 1167541 СССР, МКИ G Ol R 29/08 Измеритель распределения электрических полей одиночных или редкоповтиряющпхея мощных СВЧ радиоимпульсов/ Б.Д. Зайцев, Ю.В. Гуляев, „1.11. Кац, Н.И. Синицыи, В.А. Федоренко (СССР), заявл. 09.01.1984. опубл. 15.07.85. Бюл. X 26.

49. A.C.N 1176712 СССР. МКИ G 01 R 33/00 Устройство для измерения распределения магиитпых полей одиночных или редкоповто-ряющнхея СВЧ радиоимпульсов/ Б.Д. Зайцев, В.Ю. Калинин, Н.И. Синицын (СССР) N 3713617, заявлено 23.03.1984.

50. A.C. N 1283670 СССР, МКИ G 01 R 29/08 Измеритель пространственного распределения электрических полей одиночных и редкопо-чторяющихся СВЧ радиоимпульсов/ Б.Д. Зайпеп. В.Ю. Калгшпгг. Н.И. Зинннын (СССР), тая в л. IS.03.1985. опубл. 15.01.87. Бюл.Х 2.

51. А.С.Х 135-1138 СССР. МКИ С 01 R 29/0S Датчик пространственного pat ироде, ¡еиия импульсных электромагнитных полей/ П.Д. Зайцев. В.К.). Калинин. Н.И. Синицын (CCCPl X 4009405. чаявлеие _4.05.19SG, опубл. 23.11.87. Бюл. X 13.

52. A.C. X 1200715 СССР МКИ G Ol R 15/02. Высоковольтный даг-шк. / Б.Д. Зайцев. В.Ю. Калинин, H.H. Синицын. В.А.Федоренко. Ю.В.Гуляев (СССР), N 3716054, заявл. 23.03.85, опубл. 23.01.86. Бюл. \т 3.

53. A.C. 1349676. СССР. МКИ TI03II 9/30. Регулируемая улыраэ-зуковая липия задержки/ Гуляев Ю.В., Зайцев Б.Д., Синицын H.H., Федоренко В.А.(СССР), N 3762932; заявлено 26.06.84.

54. A.C. 1107067. СССР. МКИ G01R 25/00. Способ измерения частота одиночного СВЧ радиоимпульса/ Г\ляев Ю.В.. Зайпев Б.Д.. Сини-цла H.H., Федоренко В.А.(СССР), X 355-1738; заявлено 2G.06.S4. Ону->л.07.0Х ЯР Бюлл. пзобрет енш'1 X 29. С. 133

55. А.(•. 1228034. СССР. МКИ G01R 25/00. Способ определения часто

ты одиночного СВЧ радиоимпульса/ Зайцев Б.Д., Гуляев Ю.В., Схши-цып Н.И., Федоренко В.Л. (СССР). N3681410; заявлено 26.12.83. Опубл. Бюлл. изобретений N 16. С.79.

56. A.C.N 1288638 СССР, МКИ G Ol R 33/12 Способ измерения коэрцитивной силы ферромагнитных материалов/ Б.Д. Зайцев, В.Ю. Калинин, Н.И. Синипын (СССР) 3849247, заявлено 31.01.1986, опубл. 07.02.87. Бюл. 5.

Подписано к печати 27.10.97. Формат 60x84 1/16. Бумага финская. Усл.пч.л. 1,60 (2,0) Уч.-изд.л. 1,4. Тираж 100. Заказ 55.

ГосУНЦ "Колледж". Лицензия ЛР N 020773 от 27.04.93. 410071. Саратов, Астраханская, 83, ГосУНЦ "Колледж" Отпечатано на ризографе издательства ГосУНЦ "Колледж"