Örbylgjuofn rafeindatækni, eins og nafnið gefur til kynna, er skurðpunktur örbylgjuofns ogljóseindatækni.Örbylgjuofnar og ljósbylgjur eru rafsegulbylgjur og tíðnirnar eru margar stærðargráður mismunandi og íhlutir og tækni sem þróuð er á sínu sviði eru mjög mismunandi.Í sameiningu getum við nýtt okkur hvert annað, en við getum fengið ný forrit og eiginleika sem erfitt er að átta sig á.
Optísk samskiptier gott dæmi um samsetningu örbylgjuofna og ljósrafeinda.Snemma þráðlaus síma- og símskipti, myndun, útbreiðsla og móttaka merkja, allt notuð örbylgjuofn.Lágtíðni rafsegulbylgjur eru notaðar í upphafi vegna þess að tíðnisviðið er lítið og rásargetan til flutnings er lítil.Lausnin er að auka tíðni sendimerksins, því hærri sem tíðnin er, því meiri litrófsauðlindir.En hátíðnimerkið í loftútbreiðslu tapsins er stórt, en einnig auðvelt að loka fyrir hindranir.Ef snúran er notuð er tapið á kapalnum mikið og langflutningur er vandamál.Tilkoma ljósleiðarasamskipta er góð lausn á þessum vandamálum.Ljósleiðarihefur mjög lítið sendingartap og er frábær flutningsaðili til að senda merki yfir langar vegalengdir.Tíðnisvið ljósbylgna er mun stærra en örbylgjuofna og getur sent margar mismunandi rásir samtímis.Vegna þessara kosta afsjónsending, ljósleiðarasamskipti hafa orðið burðarás í upplýsingaflutningi nútímans.
Optísk samskipti eiga sér langa sögu, rannsóknir og beiting eru mjög umfangsmiklar og þroskaðar, hér er ekki meira sagt.Þessi grein kynnir aðallega nýtt rannsóknarinnihald örbylgjuofna rafeindatækni undanfarin ár annað en sjónsamskipti.Örbylgjuofn rafeindatækni notar aðallega aðferðir og tækni á sviði sjóntækja sem burðarefni til að bæta og ná fram frammistöðu og notkun sem erfitt er að ná með hefðbundnum örbylgju rafeindahlutum.Frá sjónarhóli umsóknar felur það aðallega í sér eftirfarandi þrjá þætti.
Hið fyrsta er notkun ljósraeinda til að búa til afkastamikil örbylgjumerki með litlum hávaða, frá X-bandinu alla leið til THz bandsins.
Í öðru lagi, örbylgjuofn merkjavinnsla.Þar á meðal seinkun, síun, tíðnibreyting, móttöku og svo framvegis.
Í þriðja lagi sending hliðrænna merkja.
Í þessari grein kynnir höfundur aðeins fyrsta hlutann, myndun örbylgjumerkja.Hefðbundin örbylgjumillímetra bylgja er aðallega mynduð af iii_V örrafrænum hlutum.Takmarkanir þess hafa eftirfarandi atriði: Í fyrsta lagi, fyrir háa tíðni eins og 100GHz hér að ofan, geta hefðbundin rafeindatækni framleitt minna og minna afl, til hærri tíðni THz merkisins, þeir geta ekkert gert.Í öðru lagi, til að draga úr fasa hávaða og bæta tíðnistöðugleika, þarf upprunalega tækið að vera komið fyrir í mjög lágu hitastigi.Í þriðja lagi er erfitt að ná fram margvíslegum tíðnibreytingum.Til að leysa þessi vandamál getur sjón rafeindatækni gegnt hlutverki.Helstu aðferðum er lýst hér að neðan.
1. Með mismunatíðni tveggja mismunandi tíðni leysimerkja er hátíðniljósskynjari notaður til að umbreyta örbylgjumerkjum, eins og sýnt er á mynd 1.
Mynd 1. Skýringarmynd af örbylgjuofnum sem myndast með mismun á tíðni tveggjaleysir.
Kostir þessarar aðferðar eru einföld uppbygging, getur framleitt mjög hátíðni millimetra bylgju og jafnvel THz tíðnimerki, og með því að stilla tíðni leysisins er hægt að framkvæma mikið úrval af hröðum tíðnibreytingum, sópa tíðni.Ókosturinn er sá að línubreidd eða fasa hávaði mismunatíðnimerksins sem myndast af tveimur ótengdum leysimerkjum er tiltölulega stór og tíðnistöðugleiki er ekki mikill, sérstaklega ef hálfleiðara leysir með lítið magn en stóra línubreidd (~MHz) er notað.Ef kröfur um rúmmál kerfisþyngdar eru ekki miklar, geturðu notað lágan hávaða (~kHz) solid-state leysira,trefja leysir, ytra holrúmhálfleiðara leysir, o.s.frv. Að auki er einnig hægt að nota tvær mismunandi stillingar leysimerkja sem myndast í sama leysirholi til að búa til mismunatíðni, þannig að örbylgjutíðnistöðugleiki frammistöðu er verulega bætt.
2. Til þess að leysa vandamálið að tveir leysir í fyrri aðferð eru ósamhengi og merki fasa hávaði sem myndast er of stór, er hægt að fá samhengi milli tveggja leysira með innspýtingartíðni læsingar fasa læsingaraðferðinni eða neikvæða endurgjöf fasa læsingarrás.Mynd 2 sýnir dæmigerða beitingu inndælingarlæsingar til að búa til örbylgjuofnfjölda (Mynd 2).Með því að sprauta hátíðnistraummerkjum beint inn í hálfleiðara leysir, eða með því að nota LinBO3-fasa mótara, er hægt að búa til mörg ljósmerki með mismunandi tíðni með jöfnu tíðnibili, eða ljóstíðniskamba.Auðvitað er algengasta aðferðin til að fá breitt litróf sjóntíðniskambi að nota stillingulæst leysir.Hvaða tvö greiðumerki sem er í mynduðu ljóstíðniskambinum eru valin með síun og sprautuð inn í leysir 1 og 2 til að átta sig á tíðni- og fasalæsingu í sömu röð.Vegna þess að áfanginn á milli mismunandi greiðumerkja ljóstíðnikambans er tiltölulega stöðugur, þannig að hlutfallslegur áfangi milli leysiranna tveggja er stöðugur, og síðan með aðferð við mismunatíðni eins og áður hefur verið lýst, margfalt tíðni örbylgjumerkisins. Hægt er að fá endurtekningarhraða með ljóstíðni greiða.
Mynd 2. Skýringarmynd af örbylgjutíðni tvöföldunarmerki sem myndast við innspýtingartíðnilæsingu.
Önnur leið til að draga úr hlutfallslegum fasa hávaða leysiranna tveggja er að nota sjónrænan PLL með neikvæðri endurgjöf, eins og sýnt er á mynd 3.
Mynd 3. Skýringarmynd af OPL.
Meginreglan um sjón-PLL er svipuð og PLL á sviði rafeindatækni.Fasamunur leysiranna tveggja er breytt í rafmagnsmerki með ljósnema (jafngildir fasaskynjara) og síðan er fasamunurinn á milli leysiranna tveggja fenginn með því að gera mismun á tíðni með viðmiðunarörbylgjumerkjagjafa, sem er magnaður. og síaður og síðan færður aftur í tíðnistjórnunareiningu eins af leysinum (fyrir hálfleiðara leysira er það innspýtingarstraumurinn).Í gegnum slíka neikvæða viðbragðsstýringarlykkju er hlutfallslegur tíðnifasinn milli leysimerkjanna tveggja læstur við viðmiðunarörbylgjumerkið.Sameinað ljósmerkið er síðan hægt að senda í gegnum ljósleiðara til ljósnema annars staðar og breyta í örbylgjumerki.Fasahávaði örbylgjumerksins sem myndast er næstum sá sami og viðmiðunarmerkið innan bandbreiddar fasalæstu neikvæðu endurgjafarlykjunnar.Fasa hávaði utan bandbreiddar er jöfn hlutfallslegum fasa hávaða upprunalegu tveggja óskyldra leysiranna.
Að auki er einnig hægt að breyta viðmiðunarörbylgjumerkjagjafanum með öðrum merkjagjöfum með tíðni tvöföldun, deilitíðni eða annarri tíðnivinnslu, þannig að hægt sé að tvöfalda lægri tíðni örbylgjumerkið eða breyta í hátíðni RF, THz merki.
Í samanburði við innspýtingartíðnilæsingu er aðeins hægt að fá tíðni tvöföldun, fasalæstar lykkjur eru sveigjanlegri, geta framleitt næstum handahófskenndar tíðnir og auðvitað flóknari.Til dæmis er ljóstíðnikamburinn sem myndaður er af ljósrafmagnsmælinum á mynd 2 notaður sem ljósgjafi og ljósfasalæsta lykkjan er notuð til að læsa tíðni leysiranna tveggja við ljóskambamerkin tvö og mynda síðan hátíðnimerki í gegnum mismunatíðnina, eins og sýnt er á mynd 4. f1 og f2 eru viðmiðunarmerkjatíðni tveggja PLLS í sömu röð, og örbylgjumerki N*frep+f1+f2 er hægt að mynda með mismunatíðni milli tveir leysir.
Mynd 4. Skýringarmynd af því að búa til handahófskenndar tíðnir með því að nota sjóntíðnakamba og PLLS.
3. Notaðu hamlæst púlsleysi til að umbreyta sjónpúlsmerki í örbylgjumerki í gegnljósnemi.
Helsti kostur þessarar aðferðar er að hægt er að fá merki með mjög góðan tíðnistöðugleika og mjög lágan fasasuð.Með því að læsa tíðni leysisins við mjög stöðugt atóm- og sameindabreytingarróf, eða ákaflega stöðugt sjónhola, og notkun á sjálftvöföldun tíðnieyðingarkerfis tíðnibreytingar og annarrar tækni, getum við fengið mjög stöðugt sjónpúlsmerki með mjög stöðuga endurtekningartíðni, til að fá örbylgjumerki með ofurlítið fassuð.Mynd 5.
Mynd 5. Samanburður á hlutfallslegum fasa hávaða mismunandi merkjagjafa.
Hins vegar, vegna þess að endurtekningartíðni púls er í öfugu hlutfalli við holrúmslengd leysisins og hefðbundinn hamlæstur leysir er stór, er erfitt að fá hátíðni örbylgjumerki beint.Að auki takmarkar stærð, þyngd og orkunotkun hefðbundinna púlsleysis, svo og strangar umhverfiskröfur, notkun þeirra aðallega á rannsóknarstofu.Til að vinna bug á þessum erfiðleikum hafa rannsóknir nýlega hafist í Bandaríkjunum og Þýskalandi með því að nota ólínuleg áhrif til að búa til tíðnistöðug ljóskamb í mjög litlum, hágæða sjónholum með típham, sem aftur mynda hátíðni og lághljóða örbylgjumerki.
4. opto rafeindasveifla, mynd 6.
Mynd 6. Skýringarmynd af ljóstengdum sveiflu.
Ein af hefðbundnum aðferðum við að búa til örbylgjuofna eða leysigeisla er að nota sjálf-feedback lokaða lykkju, svo framarlega sem ávinningurinn í lokuðu lykkjunni er meiri en tapið, getur sjálfspennandi sveiflan framleitt örbylgjuofna eða leysigeisla.Því hærra sem gæðastuðullinn Q í lokuðu lykkjunni er, því minni er myndaður merkisfasi eða tíðnihljóð.Til þess að auka gæðastuðul lykkjunnar er beina leiðin að auka lykkjulengdina og lágmarka útbreiðslutapið.Hins vegar getur lengri lykkja venjulega stutt við myndun margra sveifluhama og ef þröngbandsvíddarsíu er bætt við er hægt að fá eintíðni lághljóðs örbylgjusveiflumerki.Ljóstengdur oscillator er örbylgjumerkjagjafi sem byggir á þessari hugmynd, hann nýtir til fulls lágt útbreiðslutapseiginleika trefjarins, með því að nota lengri trefjar til að bæta lykkju Q gildi, getur framleitt örbylgjumerki með mjög lágum fasa hávaða.Frá því að aðferðin var lögð til á tíunda áratugnum hefur þessi tegund sveiflur hlotið miklar rannsóknir og talsverða þróun og nú eru til ljósrafmagnssveiflur í atvinnuskyni.Nýlega hafa verið þróaðar ljóssveiflur sem hægt er að stilla tíðni á breitt svið.Helsta vandamál örbylgjumerkjagjafa sem byggjast á þessari arkitektúr er að lykkjan er löng og hávaði í frjálsu flæði þess (FSR) og tvöföld tíðni hennar mun aukast verulega.Að auki eru ljósrafmagnsíhlutirnir sem notaðir eru fleiri, kostnaðurinn er hár, rúmmálið er erfitt að draga úr og því lengri trefjar eru næmari fyrir umhverfistruflunum.
Ofangreint kynnir stuttlega nokkrar aðferðir við ljóseindamyndun örbylgjumerkja, svo og kosti þeirra og galla.Að lokum hefur notkun ljósrafeinda til að framleiða örbylgjuofn annar kostur er að hægt er að dreifa ljósmerkinu í gegnum ljósleiðarann með mjög litlu tapi, langlínusending til hverrar notkunarstöðvar og síðan breytt í örbylgjumerki og getu til að standast rafsegulsvið. truflanir eru verulega bættar en hefðbundnir rafeindaíhlutir.
Ritun þessarar greinar er aðallega til viðmiðunar og ásamt eigin rannsóknarreynslu og reynslu höfundar á þessu sviði eru ónákvæmni og skilningsleysi, vinsamlegast skilið.
Pósttími: Jan-03-2024