Устройство для записи и воспроизведения высокочастотной информации

(и)720503 Союз Советски кСоциалистически кРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл 2. б 11 С 7/00 Гееударствеииык комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ИНФОРМАЦИИИзобретение относится к области приборостроения, в частности, к технике записи и воспроизведения высокочастотных сигналов и может быть использовано в аппаратуре электроннолучевой записи широкополосной информации.Известны устройства электроннолучевой записи, в которых в качестве запоминающей среды использован термопластический носитель 1.Известны также устройства записи, в которых запоминающей средой служит кристалл. К ним относятся устройства записи, принцип действия которых основан на использовании пьезоэлектрического эффекта 2.Устройства записи с кристаллической запоминающей средой лучше термопластических, так как кристаллические запоминающие среды более однородны, обладают большей чувствительностью и дают возможность считывания в электрический сигнал.Существенный недостаток, присущий устройствам записи с кристаллической запоминающей средой, заключается в низкой плотности, связанной с большим количеством выходных преобразователей.Увеличить плотность записи позволяютустройства записи информации на кристаллические запоминающие среды, принцип действия которых основан на использовании электронного луча, промодулированного по интенсивности в соответствии с записанной информацией. Запись производится на сегнетоэлектрических илн многослойных 1 е полупроводниковых пластинах, предварительно поляризованных внешним электрическим полем. Известное устройство записи состоит из электроннолучевой трубки и запоминающей среды, выполненной в виде слоистых ячеек, каждая из которых представляетсобой слоистую структуру, содержащую проводящий задний слой, полупроводниковый диэлектрический, обогащенный примесями из поляризующегося материала, а также проводящий фронтальный слой. Принцип 20 записи основан на образовании зон пространственного заряда в полупроводниковом слое в непосредственной близости от границы диэлектрик-полупроводник в областиячеек, выборочно нагретых электроннымлучом .в соответствии с информацией, подлежащей записи. После охлаждения диэпектрического слоя заряды, сформированныена границе слоев, замораживаются в ячейках, предварительно нагретых электроннымлучом, в результате чего в полупроводниковом слое формируется рисунок зон пространственного заряда, представляющийзаписанную информацию, При последующемсчитывании используется считывающийэлектронный луч, проникающий в зону пространственного заряда полупроводниковогослоя, где он формирует носители зарядаэлектрон-дырки, В зонах пространственногозаряда под действием электронного лучавозникает увеличенный ток, в результатечего реализуется считывание информации,записанной в запоминающей среде 3) .В известном устройстве в одной слоистойячейке может быть записан лишь один элемент записи. А так как размеры слоистыхячеек являются достаточно большими, тоотсюда очевиден недостаток известного устройства - невысокая плотность записи,ограниченная размерами слоистой ячейки,Считывание информации происходитпосредством тонкого электронного луча,коммутирующего слоистые ячейки. Для достижения значительной достоверности считывания необходимо точное попадание эпектронного луча в область пространственногозаряда слоистой ячейки по всей длине строкизаписи, что весьма сложно из-за пространственных перекосов электронного луча вовремя считывания, которые вызваны нестабильностью и нелинейностью развертки электронного луча, Отсюда очевиден еще одиннедостаток - низкая достоверность считывания информации.Целью изобретения является повышениенадежности устройства за счет повышенияплотности записи и увеличения достоверности воспроизведения информации.Поставленная цель достигается тем, чтозапоминающая среда (мишень) выполненаиз диэлектрика, обладающего пьезоэлектрическим эффектом, например кварца, а устройство содержит формирователи акустической волны.На чертеже изображен общий вид устройства.Устройство содержит электроннолучевуютрубку (ЭЛТ) 1 с электронно-оптическойсистемой 2, состоящей из электронной пушки 3, электромагнитной линзы 4 и отклоняющих плоскостей 5, мишенью 6, выполненнойв виде пластины из пьезодиэлектрика с поглотителями 7 и формирователями 8, 9 акустической волны, подключенными к источникувходного сигнала (на череже не показан)с помощью высокочастотных вакуумныхвводов 10 и 11, 16 1 З 26 и 36 зя 46 45 Записываемый сигнал поступает черезвысокочастотный ввод 10 на формирователь8, в котором высокочастотная электромагнитная волна преобразуется в поверхностнуюволну, распространяющуюся по поверхностимишени 6, выполненной из диэлектрика, обладающего пьезоэлектрическим эффектом,например, кварца, Возбужденная акустическая волна распространяется в кварце соскоростью Ъ, = 3000 м/с и проходит образецдлиной 1 = 60 мм зао вуеуят, = - = -- " - =20 мксе ао 5 лоо оДо истечения 20 мкс с момента поступленияинформации на формирователь 8, электронный луч 12 пробегает поверхность кварцевойпластины, начиная с формирователя 9 икончая формирователем 8 за время т луча.Оно выбрано с таким расчетом, чтобы электронный луч экспонировал расстояние порядка длины акурической волныХ = - =. - -- 100 мкмз ЗОООКв 30 д 10(где 1 т 30 мГц - частота записываемогосигнала) за время значительно меньшее,чем период волны записываемого сигнала.Тв ----- 33 нс, т. е. электронный луч дол 1 вжен пробегать расстояние:100 мкм за время5 нс. Последнее условие вводится затем,чтобы за время экспонирования электроннымлучом конфигурация акустической волныоставалась неизменной. После экспонирования поверхности кварца электронным лучомна ней генерируются вторичные электроны,энергия которых имеет величину порядканескольких электрон-вольт.Известно, что упругая поверхностнаяволна в пьезоэлектрике сопровождается пьезоэлектрическими полями с той же временной и пространственной периодичностью.Поэтому траектории вторичных электроновзависят от распределения электрическогопотенциала этих полей, величина которогодля 100 тж/см акустической мощности также порядка нескольких вольт у поверхностипьезоэлектрической пластины. Вторичныеэлектроны, которые возвращаются на нее,собираются в областях с положительнымпотенциалом, образованным акустическойволной, обеспечивая таким образом запоминание записываемой информации. Какпоказали опыты, время жизни неоднороднораспределенного заряда превышает 10 с.Такое время жизни связано с захватом электронов в глубинных ловушках в кристаллекварца,Считывание записываемой информации происходит посредством обратного пьезоэффекта. Электрическое поле, образованное поверхностными зарядами, вызывает механические напряжения в запоминающей среде. Под действием электронного луча электрический потенциал записанных зарядов закорачивается на очень короткое время, что720503 Формула изобретения гнианкоКорректор В.Подписное Составитель а Техред К. Шу Тнраи 662 Н И И П И Государственного по делам изобретений н 35, Москва, Ж - 35, Рауш ППП Патентэ, г. Ужгоросел кнн га ета СССРрытийнаб., д. 4/5Проектная комитоткскаяд, ул 113 филиалприводит к появлению двух акустических волн, распространяющихся по поверхности мишени 6 в противоположных направлениях. Прямая акустическая волна, т. е. волна, распространяющаяся в направлении оси Х, преобразуется формирователем 9 в электромагнитную волну, являющую особое точное изображение записываемого сигнала.Обратная акустическая волна также преобразуется формирователем 8 в электромагнитную волну, представляющую собой временно-инвертированное изображение запи сываемого сигнала. Во избежание отражений на краях мишени 6 расположены поглотители 7. При описанном выше способе считывания происходит одновременное стирание записанной информации.15 Предлагаемое устройство обладает высокой плотностью записи, которая ограничивается лишь длиной акустической волны, поскольку единичный элемент записи 1= 1 " и увеличивается с повышением частоты записанного сигнала, например:1 ь, =, ЗОМгц; 76, -- 100 мкм;16, = 300 Мгц; Э.в . -- 10 мкм;Ь = 50 мкм.1.2 = 5 мкм; иЗаявленное устройство обладает высокой достверностью при воспроизведении информации, поскольку для того, чтобы воспроизвести одиночный элемент записи, необходимо лишь частично разрядить его электрический потенциал на поверхности, поэтому здесь не играет существенной роли незначительное отклонение электронного луча от строки. Кроме того, однородность свойств кристалла очень высока по сравнению с другими средами.Современная вычислительная машина обрабатывает информацию, поступающую со скоростью примерно 1 Мбит/с. От РЛС же поступает информация со скоростью 60 Мбит/с. Для того, чтобы такую информацию ввести в ЭВМ, необходимо произвести трансформацию спектра. Это и достигается посредством заявляемого устройства за счет уменьшения скорости развертки электронного луча при считывании до соответствующей величины. Устройство для записи и воспроизведения высокочастотной информации, содержащее источник входного сигнала и электроннолучевую трубку с мишенью, отличающеесятем, что, с целью повышения надежностиустройства за счет повышения плотностизаписи и увеличения достоверности воспроизведения информации, оно содержит формирователи акустической волны, подключенныек источнику входного сигнала и установленные на мишени, выполненной из пьезодиэлектрика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 447857, кл. Н 04 Х 5/82, 1971.2. Патент США Мо 3535686,кл. б 11 С 11/21, 1966.3. Патент США Мв 3701979,кл. б 11 С 11/42, 1975 (прототип).