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 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
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
为了提高激光测风雷达性能, 采用数学建模的方法, 基于环行器工作原理, 分析了环行器出射光束质量, 讨论了光束发散角对目标距离处激光峰值光强的影响, 提出了环行器光束接收效率定义, 研究了发射和接收光轴偏轴度对探测距离的影响。并搭建实验平台, 取得远场光斑参量, 验证了仿真结果。结果表明, 随着出射光束发散角增大, 相同作用距离处的相对峰值光强减小; 雷达探测距离主要受偏轴角度的影响, mrad量级的偏角会使探测距离减小89.7%。因此, 应合理增大光学天线准直倍率, 并且设计的角度调节结构精度应优于0.1mrad量级。
激光技术 激光测风雷达 环行器 光束质量 偏轴度 laser technique wind lidar circulator beam quality misalignment
成都信息工程学院 光电技术学院, 成都 610225
基于叠层片式化结构对工作于S波段的低温共烧陶瓷(LTCC)铁氧体环行器进行设计和分析，模拟研究了器件制备中面临的关键问题对器件频率特性的影响。研究结果表明，采用微波铁氧体层与陶瓷介质层构成混合结构，匹配电路以三维方式进行布线和互联，器件可以获得优良的带内特性。在器件的三维电路布线中，当连接两节阻抗线的导体圆柱端口气隙高度达到20 μm时，器件的传输特性和隔离特性急剧恶化。此外，研究还发现微波铁氧体层与陶瓷介质层出现分层时，形成的气隙高度不应大于20 μm，否则将导致器件的传输特性和隔离特性显著降低。因此，在进行LTCC铁氧体环行器的制备时，导体圆柱与陶瓷介质层以及微波铁氧体层与陶瓷介质层的异质材料匹配共烧是保障器件优良性能的关键。
微波无源器件 铁氧体环行器 低温共烧陶瓷 匹配共烧 microwave passive device ferrite circulator low temperature co-fired ceramics matching co-firing 强激光与粒子束
2014, 26(11): 113009
