RU186801U1 - Radio photon microwave filter - Google Patents
Radio photon microwave filter Download PDFInfo
- Publication number
- RU186801U1 RU186801U1 RU2018133786U RU2018133786U RU186801U1 RU 186801 U1 RU186801 U1 RU 186801U1 RU 2018133786 U RU2018133786 U RU 2018133786U RU 2018133786 U RU2018133786 U RU 2018133786U RU 186801 U1 RU186801 U1 RU 186801U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microwave
- spin
- filter
- delay line
- output
- Prior art date
Links
- 230000005418 spin wave Effects 0.000 claims abstract description 43
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010615 ring circuit Methods 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 6
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005350 ferromagnetic resonance Effects 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- MTRJKZUDDJZTLA-UHFFFAOYSA-N iron yttrium Chemical compound [Fe].[Y] MTRJKZUDDJZTLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/215—Frequency-selective devices, e.g. filters using ferromagnetic material
- H01P1/218—Frequency-selective devices, e.g. filters using ferromagnetic material the ferromagnetic material acting as a frequency selective coupling element, e.g. YIG-filters
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Перестраиваемый СВЧ фильтр относится к радиотехнике и может быть использован в системах телекоммуникаций и СВЧ-измерений в качестве перестраиваемого СВЧ фильтра с возможностью точной перестройки полос пропускания. Перестраиваемый СВЧ фильтр содержит спин-волновую линию задержки, которая может быть выполнена в виде волновода спиновых волн, изготовленного из пленки ЖИГ с входной антенной спиновых волн и выходной антенной спиновых волн. Спин-волновая линия задержки помещена в магнитную систему. Выход спин-волновой линии задержки соединен со входом СВЧ усилителя. Выход СВЧ усилителя через два встречно включенных СВЧ направленных ответвителя и соединен с оптическим модулятором, модулирующим оптическое излучение перестраиваемого лазера, проходящее в оптоволоконную дисперсионную линию задержки, соединенную сфотодетектором. Выход фото детектора соединен со входом соединен с входной антенной спиновых волн. Ввод и вывод СВЧ сигнала в фильтр осуществляются через встречновключенные направленные ответвители. Грубая перестройка частот полос пропускания (с шагом более ширины полосы пропускания) осуществляется путем изменения магнитного поля, создаваемого магнитной системой. Точная плавная перестройка частот полос пропускания осуществляется путем изменения рабочей длины волны лазера, что в свою очередь ведет к изменению электрической длины дисперсионного оптического волокна. Техническим результатом является создание возможности точной перестройки полос пропускания фильтра. 4 ил.A tunable microwave filter relates to radio engineering and can be used in telecommunication and microwave measurement systems as a tunable microwave filter with the ability to fine tune the passband. The tunable microwave filter contains a spin-wave delay line, which can be made in the form of a spin waveguide made of a YIG film with an input antenna of spin waves and an output antenna of spin waves. The spin-wave delay line is placed in the magnetic system. The output of the spin-wave delay line is connected to the input of the microwave amplifier. The output of the microwave amplifier through two counterclockwise connected microwave directional couplers and connected to an optical modulator that modulates the optical radiation of the tunable laser, passing into a fiber optic dispersion delay line connected by a photodetector. The output of the photo detector is connected to the input connected to the input antenna of the spin waves. The input and output of the microwave signal into the filter are carried out through counter-connected directional couplers. Rough tuning of the frequencies of the passbands (with a step greater than the passband width) is carried out by changing the magnetic field created by the magnetic system. Exact smooth tuning of the passband frequencies is carried out by changing the working wavelength of the laser, which in turn leads to a change in the electrical length of the dispersive optical fiber. The technical result is the creation of the ability to fine tune the passband of the filter. 4 ill.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в системах телекоммуникаций и СВЧ-измерений в качестве перестраиваемого сверхвысокочастотного фильтра с малой полосой пропускания с возможностью точной перестройки полос пропускания.The proposed utility model relates to radio engineering and can be used in telecommunication and microwave measurement systems as a tunable microwave filter with a small passband with the ability to fine tune the passband.
Из существующего уровня техники известен СВЧ фильтр (Ezzedine Н., Billonnet L., Jarry В., Guillon P., Optimization of Noise Performance for Various Topologies of Planar Microwave Active Filters Using Noise Wave Techniques // IEEE transactions on microwave theory and technique, Vol. 46, N. 12, pp. 2484-2491, 1998), состоящий из последовательно включенных по кольцевой схеме линии задержки на основе микрополосковой линии передачи, нагруженной варакторами, СВЧ усилителя и двух встречно включенных делителей СВЧ мощности. СВЧ усилитель служит для компенсации потерь, возникающих в кольцевом фильтре. Встречно включенные делители мощности предназначены для ввода и вывода СВЧ мощности в фильтр. Коэффициент усиления усилителя не превышает суммарных потерь, возникающих внутри остальных элементов кольцевого фильтра. Недостатком такого фильтра является малый диапазон перестройки рабочих частот фильтра. Данный недостаток вытекает из выбранного способа перестройки рабочих частот фильтра путем изменения прилагаемым напряжением емкостей нагрузочных варакторов.A microwave filter is known in the art (Ezzedine N., Billonnet L., Jarry B., Guillon P., Optimization of Noise Performance for Various Topologies of Planar Microwave Active Filters Using Noise Wave Techniques // IEEE transactions on microwave theory and technique, Vol. 46, N. 12, pp. 2484-2491, 1998), consisting of a delay line in series with a microstrip transmission line loaded with varactors, a microwave amplifier, and two counterclockwise microwave power dividers. The microwave amplifier is used to compensate for losses arising in the ring filter. The counter-connected power dividers are designed to input and output microwave power into the filter. The gain of the amplifier does not exceed the total losses that occur inside the remaining elements of the ring filter. The disadvantage of this filter is the small tuning range of the operating frequencies of the filter. This disadvantage stems from the selected method of tuning the operating frequencies of the filter by changing the applied voltage of the capacitance of the load varactors.
Из существующих публикаций известен фильтр СВЧ сигнала (Demidov V.E., Kalinikos В.A., Kovshikov N.G. and Edenhofer P., Active narrowband magnetostatic wave filter // Electronics Letters, Vol. 35, Iss. 21, pp. 1856-1857, 1999), состоящий из последовательно включенных по кольцевой схеме спин-волновой линии задержки, выход которой соединен со входом СВЧ-усилителя, выход которого соединен со входом спин-волновой линии задержки, находящейся в магнитной системе, между спин-волновой линией задержки и СВЧ усилителем располагаются два встречно включенных СВЧ направленных ответвителя. СВЧ усилитель служит для компенсации потерь, возникающих в кольцевом фильтре. Коэффициент усиления усилителя не превышает суммарных потерь, возникающих внутри остальных элементов кольцевого фильтра. Перестройка рабочих частот фильтра осуществляется за счет перестройки рабочей частоты частотозадающего элемента -спин-волновой линии задержки, путем изменения магнитного поля, создаваемого магнитной системой. Достоинствами вышеописанного фильтра являются возможность перестройки рабочих частот фильтра в широком диапазоне частот (более октавы) и высокая добротность - до 40000 (малая ширина полос пропускания). Недостатком данного фильтра является трудность точной перестройки частоты фильтра в диапазоне менее полосы пропускания фильтра. Данный недостаток обусловлен тем фактом, что перестройка полос пропускания такого фильтра возможна лишь за счет путем перестройки поля подмагничивания, создаваемого магнитной системой.A microwave signal filter is known from existing publications (Demidov VE, Kalinikos B.A., Kovshikov NG and Edenhofer P., Active narrowband magnetostatic wave filter // Electronics Letters, Vol. 35, Iss. 21, pp. 1856-1857, 1999) consisting of a spin-wave delay line sequentially connected in a ring circuit, the output of which is connected to the input of the microwave amplifier, the output of which is connected to the input of the spin-wave delay line located in the magnetic system, two two-wave delay line and the microwave amplifier are located counterclockwise microwave directional coupler. The microwave amplifier is used to compensate for losses arising in the ring filter. The gain of the amplifier does not exceed the total losses that occur inside the remaining elements of the ring filter. The tuning of the working frequencies of the filter is carried out by tuning the working frequency of the frequency-setting element, the spin-wave delay line, by changing the magnetic field created by the magnetic system. The advantages of the above filter are the possibility of tuning the operating frequencies of the filter in a wide frequency range (more than an octave) and high quality factor - up to 40,000 (small bandwidths). The disadvantage of this filter is the difficulty of fine tuning the filter frequency in the range less than the filter passband. This drawback is due to the fact that the tuning of the passband of such a filter is possible only due to the tuning of the magnetization field created by the magnetic system.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому фильтру является активный кольцевой радиофотонный фильтр, описанный в (Vitko V.V., Nikitin А.А., Kondrashov A.V., Martynov M.I. and Ustinov A.B., Magnetically tunable high-Q spin-wave optoelectronic single-loop resonator // Journal of Physics: Conference Series, Vol. 929, p. 012028, 2017). Данный фильтр СВЧ сигнала включает в себя последовательно соединенные в кольцевую схему спин-волновую линию задержки, находящуюся в магнитной системе, выход которой соединен со входом СВЧ-усилителя, выход которого через два встречно включенных СВЧ направленных ответвителя, соединен с оптическим модулятором, модулирующим излучение лазера, к выходу модулятора подключена оптическая линия задержки, соединенная с фотодетектором, который соединен со входом спин-волновой линии задержки.The closest in technical essence of the claimed filter is an active ring radiophoton filter described in (Vitko VV, Nikitin A.A., Kondrashov AV, Martynov MI and Ustinov AB, Magnetically tunable high-Q spin-wave optoelectronic single-loop resonator // Journal of Physics: Conference Series, Vol. 929, p. 012028, 2017). This microwave signal filter includes a spin-wave delay line in series in a ring circuit located in a magnetic system, the output of which is connected to the input of a microwave amplifier, the output of which is connected to an optical modulator that modulates laser radiation through two counter-connected microwave directional couplers , an optical delay line connected to a photodetector, which is connected to the input of the spin-wave delay line, is connected to the output of the modulator.
Оптическая линия задержки используется для того, чтобы увеличить крутизну фазо-частотной характеристики фильтра и тем самым увеличить его добротность (уменьшить ширину полос пропускания). СВЧ усилитель используется для компенсации потерь, возникающих в кольцевом фильтре. Коэффициент усиления усилителя не превышает суммарных потерь, возникающих внутри остальных элементов кольцевого фильтра. Перестройка рабочих частот фильтра в широком диапазоне осуществляется за счет перестройки рабочей частоты частотозадающего элемента - спин-волновой линии задержки, путем изменения магнитного поля, создаваемого магнитной системой. Достоинствами вышеописанного фильтра являются возможность перестройки рабочих частот фильтра в широком диапазоне частот (более октавы) и высокая добротность (до 1000000).The optical delay line is used to increase the steepness of the phase-frequency characteristic of the filter and thereby increase its quality factor (reduce the bandwidth). The microwave amplifier is used to compensate for losses that occur in the ring filter. The gain of the amplifier does not exceed the total losses that occur inside the remaining elements of the ring filter. The tuning of the operating frequencies of the filter in a wide range is carried out by tuning the operating frequency of the frequency-setting element, the spin-wave delay line, by changing the magnetic field created by the magnetic system. The advantages of the above filter are the possibility of tuning the operating frequencies of the filter in a wide frequency range (more than an octave) and high quality factor (up to 1,000,000).
Данная известная конструкция прототипа имеет существенный недостаток, заключающийся в невозможности точной перестройки частот полос пропускания фильтра. Этот факт обусловлен тем, что спин-волновая линия задержки, используемая в данной конструкции, перестраивается путем изменения магнитного поля, создаваемого магнитной системой. Изменение магнитного поля всего на 1 Эрстед (или на 1/2000 от поля подмагничивания, описанного в Vitko V.V., Nikitin А.А., Kondrashov A.V., Martynov M.I. and Ustinov A.B., Magnetically tunable high-Q spin-wave optoelectronic single-loop resonator // Journal of Physics: Conference Series, Vol. 929 p. 012028, 2017) ведет к перестройке частоты фильтра на величину более 3 МГц, что превышает полосу пропускания фильтра, более чем в 2 раза. Кроме того, магнитная перестройка полос пропускания подобных систем носит "ступенчатый" характер, что делает невозможным плавную перестройку частоты (см. Никитин А.А., Калиникос Б.А. Теория перестраиваемого спин-волнового оптоэлектронного сверхвысокочастотного генератора // Журнал технической физики Т. 85, №. 9, С. 141-145, 2015).This known design of the prototype has a significant drawback, which consists in the impossibility of precise tuning of the frequencies of the passband of the filter. This fact is due to the fact that the spin-wave delay line used in this design is tuned by changing the magnetic field generated by the magnetic system. A change in the magnetic field by only 1 Oersted (or 1/2000 from the magnetization field described in Vitko VV, Nikitin A.A., Kondrashov AV, Martynov MI and Ustinov AB, Magnetically tunable high-Q spin-wave optoelectronic single-loop resonator // Journal of Physics: Conference Series, Vol. 929 p. 012028, 2017) leads to the tuning of the filter frequency by more than 3 MHz, which exceeds the filter passband by more than 2 times. In addition, the magnetic tuning of the passbands of such systems is "stepwise" in nature, which makes smooth frequency tuning impossible (see Nikitin A.A., Kalinikos B.A. Theory of tunable spin-wave optoelectronic microwave generator // Journal of Technical Physics T. 85, No. 9, pp. 141-145, 2015).
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание высокодобротного перестраиваемого СВЧ фильтра с возможностью точной плавной перестройки частот полос пропускания.The task to which the proposed technical solution is directed is to create a high-quality tunable microwave filter with the ability to accurately smoothly tune the passband frequencies.
Для решения поставленной задачи предлагаемая конструкция перестраиваемого СВЧ фильтра, так же как и известная конструкция прототипа, состоит из последовательно соединенных в кольцевую схему спин-волновой линии задержки, находящейся в магнитной системе, выход линии задержки соединен со входом СВЧ-усилителя, выход которого через два встречно включенных СВЧ направленных ответвителя соединен с оптическим модулятором, модулирующим излучение лазера, к выходу модулятора подключена оптическая линия задержки, соединенная с фотодетектором, который соединен со входом спин-волновой линии задержки, но в отличие от известного решения, лазер выполнен перестраиваемым, а в качестве оптической линии задержки используется дисперсионная оптическая линия задержки.To solve this problem, the proposed design of the tunable microwave filter, as well as the known prototype design, consists of a spin-wave delay line located in a magnetic system connected in series to a ring circuit, the output of the delay line connected to the input of the microwave amplifier, the output of which is through two counter-turned on microwave directional coupler is connected to an optical modulator modulating laser radiation, an optical delay line connected to a photodetector is connected to the output of the modulator which is connected to the input of the spin-wave delay line, but unlike the known solution, the laser is tunable, and a dispersive optical delay line is used as the optical delay line.
Технический результат заключается в создании возможности точной перестройки полос пропускания перестраиваемого сверхвысокочастотного фильтра с малой полосой пропускания. Данный результат достигается за счет того, что в конструкцию введены перестраиваемый лазер и дисперсионное оптическое волокно. Перестройка рабочей длины волны лазера ведет к изменению электрической длины дисперсионного оптического волокна. Таким образом, за счет изменения рабочей длины волны лазера возможна точная плавная перестройка резонансных частот кольцевого фильтра и, следовательно, его полос пропускания. При этом сохраняется возможность грубой перестройки рабочих полос пропускания фильтра в широком диапазоне частот путем изменения магнитного поля, создаваемого магнитной системой, а так же сохраняется высокая добротность (малая ширина полос пропускания).The technical result consists in creating the possibility of fine tuning the passband of a tunable microwave filter with a small passband. This result is achieved due to the fact that a tunable laser and a dispersive optical fiber are introduced into the design. Tuning the working wavelength of the laser leads to a change in the electrical length of the dispersive optical fiber. Thus, due to a change in the working wavelength of the laser, accurate smooth tuning of the resonant frequencies of the ring filter and, therefore, its passband is possible. At the same time, the possibility of coarse tuning of the working passband of the filter in a wide range of frequencies by changing the magnetic field generated by the magnetic system, as well as high quality factor (small width of the passband) is retained.
Полезная модель иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 приведена блок-схема полезной модели СВЧ фильтра. На фиг. 2 приведена магнитная перестройка рабочих частот СВЧ фильтра при различных длинах оптической линии задержки. На фиг. 3 приведены характеристики передачи СВЧ фильтра при изменении длины волны лазера. На фиг. 4 представлена перестройка частот полос пропускания СВЧ фильтра при изменении длины волны лазера.The utility model is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a block diagram of a useful model of a microwave filter. In FIG. Figure 2 shows the magnetic tuning of the operating frequencies of the microwave filter at various lengths of the optical delay line. In FIG. Figure 3 shows the transmission characteristics of a microwave filter when the laser wavelength changes. In FIG. Figure 4 shows the tuning of the passband frequencies of the microwave filter when the laser wavelength changes.
Перестраиваемый СВЧ фильтр (см. фиг 1), содержит спин-волновую линию задержки, которая может быть выполнена в виде волновода спиновых волн, изготовленного из пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ) 1 с входной антенной спиновых волн 2 и выходной антенной спиновых волн 3. Спин-волновая линия задержки помещена в магнитную систему 4. Выход спин-волновой линии задержки соединен с со входом СВЧ-усилителя 5. Выход СВЧ-усилителя 5 через два встречно включенных СВЧ направленных ответвителя 6 и 7 соединен с оптическим модулятором 9, модулирующим оптическое излучение лазера 8, проходящее в оптоволоконную линию задержки 10, соединенную с фотодетоктором 11. Выход фотодетектора 11 соединен с входной антенной спиновых волн 2.The tunable microwave filter (see FIG. 1) contains a spin-wave delay line, which can be made in the form of a spin waveguide made of a film of yttrium iron garnet (YIG) 1 with an input antenna of
Принцип действия СВЧ фильтра основан на следующей последовательности процессов: входной СВЧ-сигнал через направленный ответвитель 7 подается на вход оптического модулятора 9 и модулирует оптическое излучение лазера 8. Модулированное СВЧ-сигналом оптическое излучение лазера поступает в оптическую линию задержки 10, соединенную с фото детектором 11. СВЧ-сигнал с выхода фотодетектора подается на входную антенну спин-волновой линии задержки 2. СВЧ сигнал, пройдя спин-волновую линию задержки, поступает на выходную антенну спиновых волн 3. Спин-волновая линия задержки, включающая в себя волновод спиновых волн 1, входную антенну спиновых волн 2, выходную антенну спиновых волн 3 находится внутри магнитной системы 4. СВЧ сигнал с выхода спин-волновой линии задержки поступает на СВЧ усилитель 5, который служит для компенсации суммарных потерь сигнала в схеме СВЧ фильтра. СВЧ-сигнал выводится из фильтра при помощи СВЧ направленного ответвителя 6. Перестройка резонансных частот осуществляется путем изменения величины поля подмагничивания, создаваемого магнитной системой 4, а также путем изменением длины волны излучения лазера 8. Достоинствами схемы фильтра являются возможность планарного исполнения его элементов, возможность реализации сверхвысокой добротности благодаря оптоволоконной линии задержки, а также возможность точной плавной перестройки полос пропускания.The principle of operation of the microwave filter is based on the following sequence of processes: the input microwave signal through a
Предлагаемая полезная модель относится к типу СВЧ-фильтров с управляемой линией задержки. Характеристика передачи для данного типа фильтра при условии полного согласования его элементов определяется выражением (Никитин А.А., Калиникос Б.А. Теория перестраиваемого спин-волнового оптоэлектронного сверхвысокочастотного генератора // Журнал технической физики Т. 85, №. 9, С. 141-145, 2015):The proposed utility model relates to a type of microwave filters with a controlled delay line. The transmission characteristic for this type of filter, provided that its elements are completely consistent, is determined by the expression (Nikitin A.A., Kalinikos B.A. Theory of a tunable spin-wave optoelectronic microwave generator // Journal of Technical Physics T. 85, No. 9, P. 141 -145, 2015):
где ξ(ω)=g-αopt(ω)lopt-αsw(ω)lsw - суммарные потери на распространение; g - коэффициент усиления усилителя; lopt - длина оптоволоконной линии задержки, а αopt(ω) - декремент пространственного затухания в ней; lsw - длина спин-волновой линии задержки, отсчитываемая от входной антенны до выходной антенны, а αsw(ω) - декремент пространственного затухания спиновых волн. Ф+=kopt(ω)lopt+kmw(ω)lmw - суммарный фазовый набег СВЧ-волн в оптоволоконной и спин-волновой линиях задержки; kopt(ω) - волновое число СВЧ-огибающей в оптоволоконном кабеле, а ksw(ω) - волновое число СВЧ сигнала, определяемое дисперсией спиновых волн.where ξ (ω) = g-α opt (ω) l opt -α sw (ω) l sw are the total propagation losses; g is the gain of the amplifier; l opt is the length of the fiber optic delay line, and α opt (ω) is the spatial attenuation decrement in it; l sw is the length of the spin-wave delay line measured from the input antenna to the output antenna, and α sw ( ω ) is the spatial attenuation decrement of spin waves. Ф + = k opt (ω) l opt + k mw (ω) l mw is the total phase shift of microwave waves in the fiber optic and spin-wave delay lines; k opt (ω) is the wave number of the microwave envelope in the fiber optic cable, and k sw (ω) is the wave number of the microwave signal, determined by the dispersion of spin waves.
Рассмотрим перестройку резонансных частот (центральных частот полос пропускания) фильтра путем измерения поля подмагничивания. При расчете использовались следующие параметры спин-волновой и оптоволоконной линий задержки: намагниченность насыщения М0=139260 А/м (1750 Гс), напряженность внешнего магнитного поля, создаваемого магнитной системой Н=119366 А/м (1500 Э), толщина пленки ЖИГ 20 мкм, длина спин-волновой линии задержки 5 мм, полуширина линии ферромагнитного резонанса считалась равной 0.5 Э. Для наглядности во всех расчетах характеристик оптической линии задержки использовались параметры волоконно-оптического кабеля длиной 100 м. Для вышеперечисленных параметров добротность фильтра составила 54000. Отметим, что добротность фильтра можно увеличить до 1000000 путем увеличения длины оптоволоконной линии задержки.Consider tuning the resonant frequencies (center frequencies of the passbands) of a filter by measuring the bias field. In the calculation, the following parameters of the spin-wave and fiber-optic delay lines were used: saturation magnetization M 0 = 139260 A / m (1750 G), intensity of the external magnetic field created by the magnetic system H = 119366 A / m (1500 O), YIG film thickness 20 μm, the length of the spin-wave delay line is 5 mm, the half-width of the ferromagnetic resonance line was considered equal to 0.5 E. For clarity, in all calculations of the characteristics of the optical delay line, we used the parameters of a fiber-optic cable with a length of 100 m. The filter has a height of 54,000. Note that the quality factor of the filter can be increased to 1,000,000 by increasing the length of the fiber-optic delay line.
При увеличении напряженности внешнего магнитного поля резонансные гармоники смещаются в область больших частот. Это происходит из-за сдвига по частоте дисперсионной характеристики спиновых волн. В зависимости от выбранной конфигурации возбуждающих антенн возможно получение различных характеристик передачи управляемого фильтра (Vitko V.V., Nikitin A.A., Kondrashov А.V., Martynov M.I. and Ustinov A.B., Magnetically tunable high-Q spin-wave optoelectronic single-loop resonator // Journal of Physics: Conference Series, Vol. 929 p. 012028, 2017).With an increase in the intensity of the external magnetic field, the resonant harmonics shift to the region of high frequencies. This is due to a frequency shift of the dispersion characteristic of spin waves. Depending on the selected configuration of the exciting antennas, it is possible to obtain various transmission characteristics of a controlled filter (Vitko VV, Nikitin AA, Kondrashov A.V., Martynov MI and Ustinov AB, Magnetically tunable high-Q spin-wave optoelectronic single-loop resonator // Journal of Physics: Conference Series, Vol. 929 p. 012028, 2017).
На фиг. 2 показано, что перестройка резонансной частоты магнитным полем имеет зависимость в виде «ступенек». Такой характер перестройки проявляется благодаря соединению оптической и спин-волновой линий задержки, в которых распространяются волны различной природы. При увеличении магнитного поля частотный диапазон существования спиновых волн смещается в область больших частот, что приводит к уменьшению потерь на соседней резонансной частоте и возрастанию потерь на выбранной частоте. Как только потери на соседней частоте становятся меньше, чем на выбранной частоте, происходит переключение. Величина «ступенек» по частоте соответствует частотному расстоянию между резонансными гармониками оптоэлектронного кольцевого резонатора. Увеличение длины оптической линии задержки приводит к уменьшению величин «ступенек» и более плавному магнитному управлению частотой фильтра, но не убирает дискретности перестройки рабочих частот фильтра. В случае отсутствия оптической линии задержки перестройка частот полос пропускания СВЧ фильтра осуществляется плавно, как показано на фиг. 2 пунктирной линией.In FIG. Figure 2 shows that the tuning of the resonance frequency by a magnetic field has a dependence in the form of “steps”. This character of the tuning is manifested due to the combination of the optical and spin-wave delay lines in which waves of various nature propagate. With an increase in the magnetic field, the frequency range of the existence of spin waves shifts to the region of high frequencies, which leads to a decrease in losses at the adjacent resonant frequency and an increase in losses at the selected frequency. As soon as the losses at the adjacent frequency become smaller than at the selected frequency, switching occurs. The magnitude of the “steps” in frequency corresponds to the frequency distance between the resonant harmonics of the optoelectronic ring resonator. An increase in the length of the optical delay line leads to a decrease in the values of the “steps” and a smoother magnetic control of the filter frequency, but does not remove the discreteness of the tuning of the working frequencies of the filter. In the absence of an optical delay line, the tuning of the passband frequencies of the microwave filter is carried out smoothly, as shown in FIG. 2 dashed line.
Рассмотрим перестройку резонансных частот фильтра путем измерения рабочей длины волны лазера. При расчете предполагалось, что в качестве лазера используется твердотельный перестраиваемый лазер, с широким диапазоном перестройки, подобный лазеру производства Pure Photonics, модель PPCL 300 с шагом установки начальной частоты лазера 100 МГц.Consider tuning the resonant frequencies of the filter by measuring the working wavelength of the laser. In the calculation, it was assumed that a solid-state tunable laser with a wide tuning range, similar to a laser manufactured by Pure Photonics, model PPCL 300 with a step of setting the initial laser frequency of 100 MHz, was used as a laser.
В качестве дисперсионного волокна используется стандартное одномодовое оптическое волокно, имеющее дисперсионный коэффициент D=17 пс/(нм⋅км) и показатель преломления n=1,4677 при рабочей длине волны 1540 нм (Poinsot S, Porte Н, Goedgebuer JP, Rhodes WT, Boussert В., Continuous radio-frequency tuning of an optoelectronic oscillator with dispersive feedback // Opt Lett. Aug 1, vol. 27(15) p. 1300-2, 2002).As a dispersion fiber, a standard single-mode optical fiber is used, having a dispersion coefficient D = 17 ps / (nm⋅km) and a refractive index of n = 1.4677 at an operating wavelength of 1540 nm (Poinsot S, Porte H, Goedgebuer JP, Rhodes WT, Boussert, B., Continuous radio-frequency tuning of an optoelectronic oscillator with dispersive feedback // Opt Lett. Aug 1, vol. 27 (15) p. 1300-2, 2002).
Полагая, что D=Δ(1/Vgr)/Δλ, где Vgr=C/n - групповая скорость оптического сигнала внутри оптического волновода, С - скорость света (см. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика: Пер. с англ. / Под ред. П.В. Мамышева. М.: Мир, 1996. 324 с.), легко показать, что изменение длины волны лазера на Δλ=2,8 пм (что соответствует изменению рабочей частоты лазера на 125 МГц) ведет к перестройке центральной частоты полосы пропускания СВЧ фильтра на 100 кГц. На фиг. 3 показаны характеристики передачи СВЧ-фильтра при различных рабочих длинах волны лазера. На фиг. 4 показана перестройка резонансной частоты при изменении длины волны лазера. Как видно из представленных графиков, перестройка осуществляется плавно. Таким образом, благодаря включению в данную систему подстройки частоты при помощи лазера с перестройкой рабочей длины волны становится возможных создание высокодобротного перестраиваемого вшироком диапазоне СВЧ фильтра с возможностью точной плавной перестройки полос пропускания.Assuming that D = Δ (1 / V gr ) / Δλ, where V gr = C / n is the group velocity of the optical signal inside the optical waveguide, C is the speed of light (see Agraval G. Nonlinear fiber optics: Transl. From English. / Under the editorship of P.V. Mamyshev, Moscow: Mir, 1996. 324 pp.), It is easy to show that a change in the laser wavelength by Δλ = 2.8 pm (which corresponds to a change in the laser operating frequency by 125 MHz) leads to tuning the center frequency of the passband of the microwave filter at 100 kHz. In FIG. Figure 3 shows the transmission characteristics of a microwave filter at various operating laser wavelengths. In FIG. Figure 4 shows the tuning of the resonant frequency with a change in the laser wavelength. As can be seen from the presented graphs, the restructuring is carried out smoothly. Thus, thanks to the inclusion of a frequency adjustment in this system using a laser with the tuning of the working wavelength, it becomes possible to create a high-quality tunable microwave filter with a wide range with the possibility of fine smooth tuning of the passband.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133786U RU186801U1 (en) | 2018-09-24 | 2018-09-24 | Radio photon microwave filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133786U RU186801U1 (en) | 2018-09-24 | 2018-09-24 | Radio photon microwave filter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU186801U1 true RU186801U1 (en) | 2019-02-04 |
Family
ID=65270060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018133786U RU186801U1 (en) | 2018-09-24 | 2018-09-24 | Radio photon microwave filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU186801U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU192862U1 (en) * | 2019-03-29 | 2019-10-03 | Галина Александровна Зарецкая | RADIO PHOTON FILTER |
| RU2736543C1 (en) * | 2020-05-12 | 2020-11-18 | Федеральное государственное автономное учреждение "Военный инновационный технополис "ЭРА" | Radio-photonic phase direction finder |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6498549B1 (en) * | 1998-12-07 | 2002-12-24 | Corning Applied Technologies Corporation | Dual-tuning microwave devices using ferroelectric/ferrite layers |
| US7528688B2 (en) * | 2005-07-29 | 2009-05-05 | Oakland University | Ferrite-piezoelectric microwave devices |
| RU167504U1 (en) * | 2016-01-12 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | DOUBLE CONTROLLED MICROWAVE FILTER BASED ON A FERRITE-FERROELECTRIC STRUCTURE |
| RU2666968C1 (en) * | 2017-12-12 | 2018-09-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Frequency filter of uhf signal on magnetic waves |
-
2018
- 2018-09-24 RU RU2018133786U patent/RU186801U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6498549B1 (en) * | 1998-12-07 | 2002-12-24 | Corning Applied Technologies Corporation | Dual-tuning microwave devices using ferroelectric/ferrite layers |
| US7528688B2 (en) * | 2005-07-29 | 2009-05-05 | Oakland University | Ferrite-piezoelectric microwave devices |
| RU167504U1 (en) * | 2016-01-12 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | DOUBLE CONTROLLED MICROWAVE FILTER BASED ON A FERRITE-FERROELECTRIC STRUCTURE |
| RU2666968C1 (en) * | 2017-12-12 | 2018-09-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Frequency filter of uhf signal on magnetic waves |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU192862U1 (en) * | 2019-03-29 | 2019-10-03 | Галина Александровна Зарецкая | RADIO PHOTON FILTER |
| RU2736543C1 (en) * | 2020-05-12 | 2020-11-18 | Федеральное государственное автономное учреждение "Военный инновационный технополис "ЭРА" | Radio-photonic phase direction finder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7062131B2 (en) | Optical coupling for whispering-gallery-mode resonators via waveguide gratings | |
| Dong et al. | Compact notch microwave photonic filters using on-chip integrated microring resonators | |
| US20050248823A1 (en) | Processing of signals with regenerative opto-electronic circuits | |
| US10615566B2 (en) | Mode-locked and wavelength tunable optical frequency comb generation through dynamic control of microresonators | |
| CN109616855B (en) | Quadruple frequency injection locking photoelectric oscillator | |
| CN108270141B (en) | Master-slave photoelectric oscillator and method thereof | |
| CN103441410B (en) | Optical loop device and photoelectric oscillator based on optical loop energy storage and filtering | |
| CN115268162B (en) | Nonlinear optical device | |
| RU186801U1 (en) | Radio photon microwave filter | |
| CN110908146A (en) | Silicon-based integrated tunable band-pass filter | |
| Xu et al. | Ultra-narrow bandwidth and large tuning range single-passband microwave photonic filter based on Brillouin fiber laser | |
| Lu et al. | Photonic generation of broadly tunable radio-frequency signal using a reflective semiconductor optical amplifier | |
| WO2004107033A1 (en) | Frequency comb generator | |
| Vitko et al. | Theory of optoelectronic oscillators based on serially coupled multiple micro-ring resonators | |
| Vitko et al. | General Theory of the Resonant Spectrum of Multi-ring Resonators | |
| Khayatzadeh et al. | COEO phase locking and performance optimisation | |
| Lelièvre et al. | Low phase noise 10 GHz coupled optoelectronic oscillator | |
| Nikitin et al. | Theory of resonant frequency spectrum of tunable multi-loop spin-wave optoelectronic oscillators | |
| US11125935B2 (en) | Optical structure for imparting a distributed phase shift to an optical signal, electro-optic modulator incorporating such structure for reduced size, low signal loss, and high extinction ratio, and related system and method | |
| Wang et al. | Multi-cavity optoelectronic oscillators based on an integrated array of subwavelength grating waveguides | |
| Xu et al. | An optical micro-comb with a 50GHz free spectral range for photonic microwave true time delays | |
| CN114665373B (en) | Coupled nano laser array periodic oscillation millimeter wave signal generating device and method | |
| Xu et al. | Reconfigurable photonic RF filters based on integrated Kerr frequency comb sources | |
| Vitko et al. | Theoretical model of tunable optoelectronic oscillator | |
| Vitko et al. | Tunable multi-loop optoelectronic microwave resonators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191113 Effective date: 20191113 |