强激光与粒子束
2023, 35(10): 103004
1 西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
2 特殊环境机器人技术 四川省重点实验室, 四川 绵阳 621010
3 西南科技大学 微系统中心, 四川 绵阳 621010
基于时空调制(STM)的单端环行器因其输入信号和调制信号的混合, 在接近所需频带处将受到互调产物(IMP)的影响, 这些IMP不仅会对相邻通道造成干扰, 还会限制调制参数。差分环行器通过匹配两个单端环行器, 以180°相位差的调制信号分别调制两个单端环行器, 从而消除IMP, 有效地改善了环行器的插入损耗、带宽及功率容量等指标, 提高了环行器的性能, 并降低了对调制信号的要求。该文描述了差分环行器的基本原理, 对差分环行器的电路结构、调制方式及测试方法进行了总结。对比分析表明, 差分体声波(BAW)环行器在插入损耗、隔离度及功耗等方面表现出优异的性能, 有望取代大多数商业系统中的铁氧体环行器。
环行器 体声波谐振器(BAWR) 差分结构 非互易性 无线通信 circulator film bulk acoustic resonator(BAWR) differential structure non-reciprocity wireless communication
强激光与粒子束
2022, 34(6): 063002
1 西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
2 特殊环境机器人技术四川省重点实验室, 四川 绵阳 621010
3 西南科技大学 微系统中心, 四川 绵阳 621010
针对亚波长超声环行器无法快速准确地确定一个更优的调制参数的问题, 该文提出了一种自动寻找更优调制参数的方法。以隔离度、插入损耗、反射系数和交调积作为约束条件, 定义一个目标函数, 并通过这个目标函数确定更优的调制参数。此目标函数可自行根据需要进行适当修改, 从而自动确定所需调制参数。利用定义的目标函数, 通过Matlab绘制环行器的性能指标与调制参数关系图。结果表明, 根据此方法确定的调制参数下, 亚波长超声环行器隔离度高达37 dB, 插入损耗低至0.3 dB,实现了快速准确地确定更优的调制参数, 从而验证了所提出方法的可行性。
环行器 时空调制 互易性 调制参数 目标函数 circulator spatiotemporal modulation reciprocity modulation parameter objective function
1 西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
2 西南科技大学 微系统中心, 四川 绵阳 621010
3 特殊环境机器人技术四川省重点实验室, 四川 绵阳 621010
体声波(BAW)环行器是基于角动量偏置的一类新型无磁环行器, 为了能准确地预测BAW环行器的性能, 该文给出了一种基于耦合模理论(CMT)的设计方法。首先由CMT推导出BAW环行器的解析模型; 然后利用Matlab绘制出归一化调制参数与环行器性能指标之间的关系图, 并从图中选择环行器综合性能较好的调制参数点; 接着以串联谐振频率1.752 GHz、品质因数1 593的体声波谐振器(BAWR)为例, 计算出解析模型中的系数, 同时确定调制信号频率和调制深度; 再利用Matlab编程绘制出BAW环行器的S参数完成设计; 最后将基于CMT计算的结果和基于ADS软件谐波平衡(HB)仿真结果进行对比。对比分析结果表明, 基于CMT设计的BAW环行器插入损耗、端口隔离度、回波损耗与HB仿真结果基本吻合, 验证了CMT设计方法的可行性。
环行器 耦合模理论(CMT) 体声波谐振器(BAWR) 时空调制 非互易性 circulator coupled-mode theory(CMT) BAW resonator spatiotemporal modulation non-reciprocity
1 西南石油大学 1. 理学院
2 2. 电气信息学院, 成都 610054
3 西南石油大学 3. 重庆光电技术研究所, 重庆 400060
4 西南石油大学 4. 重庆工商职业学院, 重庆 400052
基于二维三角晶格和正方晶格光子晶体分别设计了六端口和八端口光子晶体环行器。环行器由硅介质柱光子晶体波导和铁氧体介质柱缺陷构成。所设计的六端口环行器每个波导连接处只有一个铁氧体材料,能够有效降低损耗; 八端口环行器波导连接处添加了多个铁氧体材料可有效提高隔离度。使用有限元法对电磁波在环行器中的传输进行了仿真验证。计算结果表明,六端口环行器各端口的隔离度达到22~38dB; 八端口环行器各端口的隔离度达到21.7~40.5dB。设计的多端口环行器具有结构简单紧凑、隔离度高、损耗低的优点。
磁性光子晶体 铁氧体 环行器 隔离度 magneto-photonic crystals ferrite circulator isolation
1 中国科学院空天信息创新研究院, 北京 100094
2 中国科学院计算光学成像技术重点实验室, 北京 100094
3 中国科学院大学光电学院, 北京 100049
本文提出一种光学环形器噪声评价指标,介绍激光外差干涉原理。通过建立典型环形器在激光干涉系统位移测量中的噪声传递模型并结合环形器的噪声来源,分析和论证环形器非线性误差系数与杂散光相位对系统位移测量误差的影响,提出以环形器方向性为环形器噪声评价指标的误差评价方法,通过数值仿真验证其适用性。针对环形器噪声的主要来源,基于理论分析模型设计并研制一种点衍射空间光环形器。搭建验证系统并与商用典型环形器进行对比,点衍射空间光环形器方向性达到129 dB,较商用典型环形器提高66 dB,实现较高精度的目标位移测量。
测量 干涉测量 环形器 噪声分析 方向性 杂散光
1 西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
2 西南科技大学 微系统中心, 四川 绵阳 621010
体声波(BAW)环行器作为一种新型的声学环行器, 与传统铁氧体环行器相比, 其不需要铁磁材料和外加偏置磁场, 且具有小体积、低成本、与CMOS工艺兼容等优势, 在现代无线通信系统中具有广阔的市场前景。该文描述了BAW环行器的基本原理和结构, 介绍了国内外研究现状, 比较了不同结构和调制电路的性能, 分析了印制电路板(PCB)的布局和测试, 总结了BAW环行器的特点和发展方向。
环行器 体声波 铁氧体 调制电路 测试 circulator bulk acoustic wave(BAW) ferrite modulation circuit test
1 北京北广科技股份有限公司, 北京 101312
2 中国科学院 近代物理研究所, 甘肃 兰州 730000
3 北京航天航空大学, 北京 100082
用于中科院近代物理研究所的ADS项目中的射频四极加速器(RFQ) 的新RF系统在2017年初升级, 原来的电子四极放大器被两个新的固态功放(SSA) 所替换, 它们是两台相同的额定功率为80 kW的功率源, 通过两个相同的耦合器在腔内合成至少100 kW 的功率。但是对于SSA 来说, 为了功率组合, 太多的功率模块的振幅和相位进行了调整和优化, 一个或几个损坏的环形器 (包括吸收负载) 可能导致整个射频系统的失效。特别是, 根据实验和仿真, 发生失配问题后, 如果两级合成器之间的传输线电长度满足某一特定条件时, 系统的散射参数会有很大的波动, 甚至切断。详细介绍了北京北广科技股份有限公司用于模拟多级合成放大的模拟方法、放大链路的故障分析及相关实验情况。
固态功率源 电长度 合成器 吸收负载 环形器 solid-state amplifier electrical length combiner sink load circulator 强激光与粒子束
2019, 31(6): 065103
南京邮电大学 电子与光学工程学院, 微电子学院, 南京 210046
设计了一种基于光子晶体的结构紧凑、损耗低、频带宽的三端口三光路光环行器, 该环行器由Y型光子晶体波导及配置在中心位置的磁光材料星形柱构成。通过对结构参数进行优化, 该结构可以分别实现194~196GHz、198.2~199.4GHz和197~197.6GHz三个频段内稳定的顺时针单向环行传输, 隔离度分别大于24、15.21和14.5dB, 插入损耗分别小于0.18、0.11和0.38dB。该环行器结构简单, 特别适用于结构复杂的光子集成系统, 同时可提高光路的抗干扰性和稳定性等。
二维磁性光子晶体 环行器 旋磁特性 有限元法 隔离度 插入损耗 2D magnetophotonic crystals circulator gyromagnetic property FEM isolation insertion loss
