Эффективное согласование СВЧ модулятора с лазерным диодом
Особенности применения согласующего резистора для сглаживания низкого входного импеданса вертикально-излучающего лазера с его волновым сопротивлением. Методы обеспечения согласования широкополосного сверхвысокочастотного излучения с малыми потерями.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.08.2018 |
| Размер файла | 68,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Классическое волновое сопротивление в «гражданской» технике типа телевизоров и радио -- 75 Ом. В военной технике, а теперь и в системах радиосвязи, используется волновое 50 Ом. Это было сделано, чтобы уменьшить число выносимого за пределы проходной кабеля и разъемов.
Так что все разъемы и кабели, многие устройства рассчитываются на волновое сопротивление 50 Ом. К сожалению, на данный момент, производство плат для согласования лазеров с 50-Омной линией не поставлено на массовый поток. По этой причине в данной работе используется плата изначально произведенная для преобразования СВЧ мощности.
В выпускаемых в настоящее время инжекционных полупроводниковых лазерах, допускающих СВЧ модуляцию интенсивности излучения, лазерный диод обычно включается в разрыв подводящей переменную составляющую тока накачки 50-омной микрополосковой линии, а для согласования низкого входного импеданса лазера с ее волновым сопротивлением используется согласующий резистор. При этом согласование достигается за счет поглощения в согласующем резисторе большей части подводимой СВЧ мощности и соответственно невысокой эффективности передачи СВЧ мощности от модулятора к лазеру, что в сочетании с потерями в лазере может недопустимо ухудшить передаточные и шумовые характеристики ВОС. Для обеспечения достаточно широкополосного СВЧ согласования с малыми потерями необходимо иметь сведения об эквивалентной электрической схеме лазерного диода.
В работе использовался Vcsel-лазер (рис. 1). Полупроводниковые вертикально-излучающие лазеры находят широкое применение в быстродействующих оптоволоконных системах передачи и обработки информации, датчиках и сенсорах различного типа, высокопроизводительных компьютерных системах. Последние достижения в области технологии вертикально-излучающих лазеров позволяют реализовать оптические системы со скоростью передачи данных до 40 Гбит/с на один канал.
Рисунок 1. Эквивалентная схема вертикально-излучающего лазера
резистор лазер волновой сверхвысокочастотный
В использованной эквивалентной электрической схеме с высокочастотным источником напряжения, обладающим внутренним импедансом, паразитные элементы контактных площадок объединены в емкости контактных площадок Cp, а внутренние паразитные элементы лазерного кристалла (чипа) - в паразитном сопротивлении Rm и паразитной емкости Cm. Моделирование “идеального лазера” реализуется с помощью сопротивления Rj. [3] После создания и обоснования эквивалентной электрической схемы лазера, основной задачей является включение эквивалентной схемы в цепь. При теоретических расчетах, использовалась программа AWR Design. Размеры микрополосковых элементов соответствуют реальным полоскам на плате, которая используется в практических измерениях. Также, устанавливается напряжение смещения равное 10V.
Эквивалентная схема включается в цепь в виде блока “Vcsel”. MLIN
Рисунок 2. Схема включения лазера в цепь
Различные типы СВЧ устройств можно описать с помощью падающих и отражённых волн, которые распространяются в подключенных к ним линиях передач. Связь между этими волнами описывается волновой матрицей рассеяния или матрицей S-параметров. Параметр S11 представляет собой ничто иное как коэффициент отражения, и в идеале должен быть >-10dB. Практически, измерив коэффициент S11,был построен график. При теоретических расчетах в AWR, изменяя параметры элементов эквивалентной электрической схемы, мы добились принципиально такого же графика (рис. 3), на том же уровне частоты и отражения. Номиналы элементов:Ra=41 Ом, Rm= 91 Ом, Ca=0.81 пФ, Cp=0.66 пФ.
Рисунок 3. Теоретически измеренный параметр S11
В ходе проведенной работы была разработана и обоснована эквивалентная схема VSELлазера, после чего был произведен расчет параметра S11 программе AWR и согласно полученым практическим результатам измерения были расчитаны номиналы элементов эквивалентной электрической схемы.
Список литературы
1. Жалуд В., Кулешов В.Н.. Шумы в полупроводниковых устройствах. Под общей редакцией А.К. Нарышкина. - М.: Советское радио, 1977 г. - С.416 с.
2. Царапкин Д.П. Методы генерирования СВЧ колебаний с минимальным уровнем фазовых шумов: Диссертация на соискание доктора технических наук . - М., 2004. - С. 413.
3. Гоноровский И.С. К теории автогенераторов с запаздывающей обратной связью // Радиотехника. - 1958. - т. 13. - №5. - С. 19-36.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Методы расчета усилительных каскадов на основе транзисторов. Проектирование усилителя модулятора лазерного излучения. Приобретение конкретных навыков в расчете усилительных каскадов на примере решения конкретной задачи. Расчет широкополосного усилителя.
курсовая работа [461,3 K], добавлен 23.06.2008Инжекционный механизм накачки. Величина смещающего напряжения. Основные характеристики полупроводниковых лазеров и их группы. Типичный спектр излучения полупроводникового лазера. Величины пороговых токов. Мощность излучения лазера в импульсном режиме.
презентация [103,2 K], добавлен 19.02.2014Особенности проектирования линзовой афокальной насадки для маломощного He–Ne лазера с возможностью управления расходимостью выходного лазерного излучения. Способы обеспечения его дискретного изменения с помощью механической смены линз объектива.
курсовая работа [377,8 K], добавлен 13.03.2014Расчет входного каскада широкополосного усилителя. Расчет нижней и верхней граничной частоты. Распределение частотных искажений. Схема регулировки усиления. Расчет параметров обратной связи. Топология элементов широкополосного усилителя мощности.
курсовая работа [77,0 K], добавлен 20.10.2009Разработка структурной схемы передатчика. Расчёт усилителя мощности, цепи согласования, амплитудного модулятора, частотного модулятора, возбудителя частоты (автогенератора), колебательной системы, цепи питания и смещения, ёмкости связи с нагрузкой.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 03.07.2015Структурная схема усилителя. Распределение линейных искажений в области ВЧ. Расчёт выходного каскада. Расчёт полосы пропускания. Расчёт цепей термостабилизации. Расчёт входного каскада по постоянному току. Расчёт разделительных и блокировочных ёмкостей.
курсовая работа [413,2 K], добавлен 01.03.2002Обоснование метода определения местоположения излучающего объекта. Решение задачи определения местоположения излучающего объекта с известной несущей. Разработка функциональной схемы приемного устройства. Расчет погрешности определения местоположения.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 25.10.2011Вычисление величины концевых индуктивностей для отрезков линии с низким волновым сопротивлением. Расчет трехступенчатого трансформатора с Чебышевской характеристикой. Определение основных параметров двухшлейфного ответвителя с переходным затуханием.
курсовая работа [403,6 K], добавлен 30.04.2015Система определения координат движущихся объектов с лазерным сопровождением. Прецезионные дальномеры на основе двухволнового инжекционного лазера. Методы определения координат (целеуказания) и наведения на объект лазерного пучка с заданной точностью.
реферат [881,6 K], добавлен 14.12.2014Расчёт А-параметров фильтра как четырёхполюсника, номинальных величин элементов схемы, коэффициента передачи четырёхполюсника по напряжению, входного и выходного сопротивлений фильтра, входного и выходного напряжений П-образного реактивного фильтра.
курсовая работа [823,8 K], добавлен 06.07.2008Проектирование усилителя приемного блока широкополосного локатора. Расчет оконечного каскада, рабочей точки, эквивалентных схем замещения транзистора, схемы термостабилизации, входного каскада по постоянному току, полосы пропускания выходного каскада.
курсовая работа [677,3 K], добавлен 01.03.2002Особенности и основные этапы проектирования диапазонной направленной антенны. Определение всех необходимых параметров конструкции. Расчет диаграммы направленности графическим способом. Согласование сопротивлений с помощью широкополосного трансформатора.
курсовая работа [806,9 K], добавлен 25.04.2015Классификация современных кабелей связи. Типы изоляции коаксиальных кабелей. Выбор конструкции внешних проводников, расчет габаритов и параметры передачи радиочастотного коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. Расчет параметров передачи.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 15.07.2012Обзор разработки принципиальной блок-схемы радиопередающего устройства. Анализ выбора модулятора и других функциональных узлов, выполненных в интегральном исполнении. Расчет фильтров и каскадов умножения и усиления радиочастоты и цепей согласования.
контрольная работа [410,3 K], добавлен 11.03.2012Устройства согласования и модели широкополосных симметрирующих трансформаторов. Электрическая принципиальная схема симметрирующего устройства с использованием современных программных продуктов. Тонкопленочная технология изготовления микрополосковых линий.
дипломная работа [4,4 M], добавлен 20.10.2013Составление структурной и принципиальной схем широкополосного усилителя. Расчет выходного, входного и промежуточного каскадов, разделительных емкостей. Оценка нелинейных искажений. Устройство демультиплексирования кодов. Коммутатор параллельных кодов.
курсовая работа [290,1 K], добавлен 05.02.2015Методика расчета геометрических размеров элементов схемы широкополосного усилителя, его основные конструктивные и технико-эксплуатационные характеристики. Особенности конструирования и анализ эскиза топологии усилителя с помощью пакета программ AutoCAD.
курсовая работа [324,3 K], добавлен 01.11.2010Выбор и обоснование структурной схемы исследуемого устройства. Механизм расчета входного, промежуточного и выходного каскада, а также главные параметры истокового повторителя. Определение амплитудно-частотных и результирующих характеристик усилителя.
курсовая работа [858,6 K], добавлен 15.05.2016Структурная схема передатчика, расчет оконечного каскада. Эквивалентная схема входного сопротивления транзистора в схеме с ОЭ. Расчёт согласующего устройства, выходного фильтра. Конструктивный расчёт катушек индуктивности. Расчет блокировочных элементов.
курсовая работа [627,6 K], добавлен 09.05.2012Характеристика резистора R7. Знакомство со способами проектирования усилителя напряжения. Анализ этапов расчета входного каскада. Рассмотрение схемы эммиторного повторителя. Знакомство с особенностями моделирования электрических схем в программе Multisim.
контрольная работа [637,2 K], добавлен 22.11.2013
