基于超材料的单向声学混频器制造技术

本发明专利技术属于声学隐身和声学通信技术领域，具体为基于超材料的单向声学混频器。本发明专利技术由两个背靠背的亥姆霍兹共振腔组成，两个背靠背的亥姆霍兹共振腔以一个压电陶瓷薄膜作为公共面；该压电陶瓷薄膜上有三个电极：地电极、主电极和测量电极；两个亥姆霍兹共振腔具有相似的结构，为具有一个开口的圆柱形腔体，除开口的直径不同之外，其他结构参数都是相同。本发明专利技术通过压电陶瓷薄膜、ADC和FPGA将控制算法和相关设备整合在一起。单向声学倍频器和半频器实际测试结果表明，本发明专利技术能成功将1.35kHz和2.7kHz的声波相互转换，同时保持较高的单向抑制比(>20dB)，各项性能满足要求。

【技术实现步骤摘要】
基于超材料的单向声学混频器
本专利技术属于声学隐身和声学通信
，具体涉及一种单向声学混频器
技术介绍
相应的电学等效的研究表明，具有特殊结构的声学超材料在行为上可以理解为一种声学滤波器。通过引入压电材料和对电学量的合理控制可以获得希望的声学参数。如果更进一步，通过压电材料所接的电路直接实现所需的滤波功能，便可以极大地扩展声学超材料可实现功能的范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于超材料的单向声学混频器。为了更好地控制声波能量在材料中的流动，各种各样的声学超材料被设计了出来。但它们通常只是基于初始结构的被动式的材料，也就是说它们只能依赖于其被制备时的结构特征来被动地对入射的声波做出相应的响应。使用主动元件构建的主动声学超材料可以在一定程度上规避这一弊端，为材料提供在不改变自身基本结构的情况下适应不同环境的能力。主动元件的加入还能够允许材料做出一般理论框架下难以达成的行为，例如，通过电路控制的压电驱动器改变声波的频率可以使得材料具有非线性的响应曲线而产生与输入声波频率不同的声波。1.电声桥梁——压电效应主动元件一般通过设计好的电路来控制，这就需要一个同时具有声学(机械振本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超材料的单向声学混频器，其特征在于，由两个背靠背的亥姆霍兹共振腔组成，两个背靠背的亥姆霍兹共振腔以一个压电陶瓷薄膜作为公共面；该压电陶瓷薄膜上一共有三个电极，分别是地电极、用于驱动的主电极和用于测量声压的测量电极；所述的两个亥姆霍兹共振腔具有相似的结构，它们都是仅有一个开口的圆柱形腔体，并且除了开口的直径不同之外，其他结构参数都是相同。

【技术特征摘要】
1.一种基于超材料的单向声学混频器，其特征在于，由两个背靠背的亥姆霍兹共振腔组成，两个背靠背的亥姆霍兹共振腔以一个压电陶瓷薄膜作为公共面；该压电陶瓷薄膜上一共有三个电极，分别是地电极、用于驱动的主电极和用于测量声压的测量电极；所述的两个亥姆霍兹共振腔具有相似的结构，它们都是仅有一个开口的圆柱形腔体，并且除了开口的直径不同之外，其他结构参数都是相同。2.根据权利要求1所述的基于超材料的单向声学混频器，其特征在于，记和为测量电极所在亥姆霍兹共振腔体的开口直径和共振频率，和为另一个亥姆霍兹共振腔体的开口直径和共振频率；通过调整和的值，和满足。3.根据权利要求2所述的基于超材料的单向声学混频器，其特征在于，通过二阶谐波产生电路将传感电极上的声压变换到它的二倍频处，再通过主电极将二倍频的声波输出到空气中。4.根据权利要求2所述的基于超材料的单向声学混频器，其特征在于，通过二级谐波产生电路将传感电极上的声压变换到它的半频处，再通过主电极将半频的声波输出到空气中。5.根据权利要求3或4所述的基于超材料的单向声学混频器，其特征在于，可以在数字域上实现相应的功能，并通过模数/数模转换器在模拟信号和数字信号之间实现相互转化，即将模拟信号处理过程替换成数字信号处理过程；其中，模拟信号处理过程所用设备是由两个模拟带通滤波器和频率变换结构即二阶谐波产生电路组成，信号先通过模拟带通滤波器进行滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈赟，顾稀罕，索康洲，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31