Диэлектрический беспроводной приемник

Диэлектрический беспроводной приемник — это разновидность входной части радиочастотного приемника, отличающаяся полным отсутствием электронных схем и металлических межсоединений. Он обеспечивает устойчивость к повреждениям от интенсивного электромагнитного излучения, создаваемого источниками ЭМИ и ХПМ . обозначающая диэлектрический полностью аббревиатура , неэлектронный радиоприемник приемник известен как Этот ( . ) ADNERF ADNERF — это тип микроволнового , приемника EMPiRe ( устойчивого к импульсам электромагнитным ) .

Фон

Продолжающаяся тенденция к уменьшению размеров элементов и напряжения в интегральных схемах делает современную электронику очень восприимчивой к повреждениям, вызванным микроволновым излучением высокой мощности ( HPM ) и другими микроволновыми источниками направленной энергии. Они вызывают переходные скачки высокого напряжения в тысячи вольт, которые могут пробить изолятор затвора транзистора и разрушить металлические межсоединения схемы. Чтобы защитить электронные системы от таких угроз, необходимо устранить «мягкие места» (металл и транзистор) в обычном входном каскаде приемника.

Операция

Рис. 1. Концепция фотонно-активированной полностью диэлектрической RF-технологии. ( Диэлектрическая антенна с электрооптическим ЭО) питанием улавливает радиочастотный сигнал в свободном пространстве. Встроенный оптический канал обеспечивает полную электрическую изоляцию между радиоинтерфейсом и электронной схемой, расположенной только после фотодетектора (ФД).

Рис. 2. Детали конструкции передней части приемника. а , Трехмерный чертеж ДРА. б . Численное моделирование распределения электрического поля $TM_{011+\delta }$ режим внутри ДРА в меридиональной плоскости. Профиль поля, показанный на рисунке 2б, не учитывает наличие ЭО-резонатора.

Основная концепция этой полностью диэлектрической радиочастотной входной технологии с фотонной поддержкой показана на рис. 1. Антенна с диэлектрическим резонатором (DRA) во входной части действует как концентратор входящего электромагнитного поля. Когда электромагнитное (ЭМ) поле возбуждает резонанс ДРА, внутри структуры создается картина поля мод. ЭО-резонатор размещается в месте пика величины поля (рис. 2). ЭО-резонатор преобразует принятый электромагнитный сигнал в оптический сигнал с модулированной интенсивностью, который затем передается от входной части антенны по оптическому волокну. В удаленном месте сигнал преобразуется обратно в радиочастотный сигнал, который затем усиливается и обрабатывается с использованием традиционных методов. Такая конструкция входной части значительно повышает порог повреждения, связанного с мощными микроволновыми сигналами. Отсутствие металлических межсоединений исключает единственный источник неисправности. Кроме того, изоляция заряда, обеспечиваемая оптической линией связи, защищает электронную схему. Хорошей чувствительности можно добиться за счет усиления сигнала, обеспечиваемого микроволновым резонансом в ДРА и оптическим резонансом в резонаторе ЭО. Модулирующее электронное поле ( E _RF ), подаваемая на резонатор, не должна быть однородной по всему диску, иначе модуляция не произойдет. Чтобы этого не произошло, ЭО-резонатор размещается вне центра симметричной оси ДРА, как показано на рис. 2. Местоположение ЭО-резонатора выбирается таким, чтобы оно совпадало с пиком ЭМ поля внутри ДРА, которое идентифицируется с помощью 3 -D ЭМ моделирование. Профиль поля, показанный на рисунке 2б, не учитывает наличие ЭО-резонатора. На практике присутствие кристалла ЭО изменит распределение поля.

Ссылки

1. Абрамс, М. На заре электронной бомбы. IEEE Spectrum 40 , 24-30 (2003). [1]
2. RCJ Hsu, A. Ayazi, B. Houshmand и B. Jalali, « Вседиэлектрическая фотонная радиотехнология » , Nature Photonics 1 , 535–538 (2007). [2]
3. А. Аязи, К. Дж. Сюй, Б. Хаушманд, В. Х. Стейер и Б. Джалали, « Полностью диэлектрический беспроводной приемник с фотонной поддержкой », Optics Express (2008). [3]
4. Программа EMPiRe DARPA. [4]