การทำงานและการใช้งานวงจรออปโตอิเล็กทรอนิกส์ออสซิลเลเตอร์

ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ วงจรออสซิลเลเตอร์เปรียบได้ ไปยังวงจรป้อนกลับออปโตอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งก่อตั้งโดย Neyer and Voges ในปี 1982 ในปี 1984 โดย Nakazawa และต่อมาในปี 1992 โดย Lewis ออสซิลเลเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ออปโตจะขึ้นอยู่กับการแปลงพลังงานแสงต่อเนื่องจากเลเซอร์ของปั๊มไปเป็นคลื่นความถี่วิทยุไมโครเวฟหรือคลื่นมม OEO ที่โดดเด่นด้วยปัจจัย Q คุณภาพสูงและความเสถียรและคุณสมบัติการทำงานอื่น ๆ นั้นไม่ได้รับความพึงพอใจจากออสซิลเลเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ ผลที่ได้คือพฤติกรรมที่ไม่เหมือนใครด้วยการใช้ส่วนประกอบอิเล็กโทรออปติกและโฟโตนิกและโดยทั่วไปแล้วจะมีลักษณะความถี่สูงการกระจายตัวต่ำและความเร็วสูงในความถี่ไมโครเวฟ

Opto-Electronic Oscillator คืออะไร?

ออสซิลเลเตอร์ Optoelectronic เป็นวงจรออปโตอิเล็กทรอนิกส์ เอาต์พุตของวงจรอยู่ในรูปของคลื่นไซน์หรือสัญญาณคลื่นต่อเนื่องแบบมอดูเลต เป็นอุปกรณ์ที่สัญญาณรบกวนเฟสของออสซิลเลเตอร์ไม่เพิ่มความถี่และขึ้นอยู่กับการใช้งาน ออสซิลเลเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เช่นคริสตัลออสซิลเลเตอร์ , อิเล็กทริกรีโซเนเตอร์และเซอร์อิเล็กทริกเรโซเนเตอร์

ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ออสซิลเลเตอร์

การทำงานพื้นฐานของ OEO

รูปต่อไปนี้แสดงการทำงานของออสซิลเลเตอร์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์และจากการสังเกตวงจรออปโตอิเล็กทรอนิกส์ออสซิลเลเตอร์เริ่มต้นด้วยเลเซอร์คลื่นต่อเนื่องจะเจาะเข้าไปในโมดูเลเตอร์ความเข้ม เอาต์พุตของโมดูเลเตอร์ความเข้มแสงจะถูกส่งผ่านสายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงที่ยาวและ เป็นโฟโตไดโอด . สัญญาณไฟฟ้าที่ได้รับการปรับปรุงถูกนำไปใช้และได้รับการอนุมัติผ่านตัวกรองแบนด์พาสอิเล็กทรอนิกส์

การทำงานพื้นฐานของ OEO

เพื่อให้ช่องอิเล็กทรอนิกส์ Opto สมบูรณ์เอาต์พุตของตัวกรองจะเชื่อมต่อกับอินพุต RF ของโมดูเลเตอร์ความเข้ม หากการเพิ่มขึ้นของโพรงมากกว่าการสูญเสียออสซิลเลเตอร์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์จะเริ่มการสั่น ตัวกรองคลื่นความถี่อิเล็กทรอนิกส์จะเลือกความถี่ของโหมดการทำงานฟรีอื่น ๆ ที่ลดลงของช่องซึ่งอยู่ต่ำกว่าเกณฑ์

OEO แตกต่างจากวงจร Optoelectronic ก่อนโดยใช้การสูญเสียที่ต่ำมากของ ใยแก้วนำแสง สายล่าช้าเพื่อสร้างโพรงที่มีปัจจัย Q สูงมาก ปัจจัย Q คืออัตราส่วนของพลังงานที่เก็บไว้ในช่องต่อการสูญเสียโพรง ดังนั้นการสูญเสียสายล่าช้าของเส้นใยจึงอยู่ในลำดับ 0.2dB / km โดยมีการสูญเสียน้อยกว่าเส้นใยที่ยาวมากจะถูกเก็บไว้ในพลังงานจำนวนมาก

เนื่องจากปัจจัย Q OEO สามารถบรรลุระดับได้อย่างง่ายดาย 108 และสามารถแปลเป็นสัญญาณนาฬิกา 10GHz พร้อมเสียงรบกวนเฟส 140 dBc / Hz ที่ออฟเซ็ต 10kHz กราฟต่อไปนี้แสดงการกะพริบของเวลาที่จำเป็นสำหรับไฟล์ ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล ในอัตราการสุ่มตัวอย่าง ในกราฟเราสามารถเห็นการปรับปรุงของการกระวนกระวายใจเวลาซึ่งมาจากสัญญาณรบกวนเฟสของ OEO มีการพึ่งพาสแควร์รูทผกผันกับความยาวของเส้นใย

Multi-Loop Opto-Electronic Oscillator

รูปแสดงออสซิลเลเตอร์ Optoelectronic แบบลูปคู่พร้อมโหมดช่องภายในตัวกรองสัญญาณวงดนตรี เพื่อให้ได้ปัจจัย Q สูงสำหรับออสซิลเลเตอร์ Optoelectronic ควรมีความยาวเส้นใยสูงสุด หากความยาวของเส้นใยเพิ่มขึ้นช่องว่างระหว่างโหมดโพรงจะลดลง ตัวอย่างเช่นความยาว 3 กม. ของเส้นใยจะให้ระยะห่างของโหมดโพรงประมาณ 67 kHz ตัวกรองสัญญาณความถี่ไฟฟ้าคุณภาพสูงอยู่ที่ 10GHz มีแบนด์วิดท์ 3dB ที่ 10MHz ดังนั้นจะมีโหมด nonoscillating หลายโหมดเพื่อดำเนินการต่อผ่านตัวกรองสัญญาณไฟฟ้าและสามารถนำเสนอในการวัดสัญญาณรบกวนเฟส

Multi-Loop Opto-Electronic Oscillator

มีอีกวิธีหนึ่งในการลดปัญหานี้โดยใช้ความยาวเส้นใยที่สองในออสซิลเลเตอร์ไฟฟ้า รูปแสดงตัวอย่างของ OEO ประเภทนี้ จะมีชุดโหมดโพรงสำหรับลูปที่สองของ OEO หากความยาวของลูปที่สองไม่ใช่ผลคูณฮาร์มอนิกของลูปแรกดังนั้นโหมดโพรงจะไม่ทับซ้อนกันซึ่งเราสามารถเห็นได้ในรูป ในทางกลับกันโหมดจากแต่ละลูปที่อยู่ใกล้กันมากที่สุดจะล็อคและรั้งให้วงผ่านโหมดช่องอื่น ๆ

รูปต่อไปนี้แสดงสเปกตรัมสัญญาณรบกวนเฟสเดียวพร้อมโหมดด้านข้างที่อยู่ถัดจากสเปกตรัมวงคู่โดยโหมดด้านข้างถูกระงับด้านล่าง การแลกเปลี่ยนของระบบคือสัญญาณรบกวนเฟสและเป็นค่าเฉลี่ยของเสียงรบกวนของทั้งสองลูปโดยอิสระไม่มีสัญญาณรบกวนเฟสเป็นวงยาว ดังนั้นลูปทั้งสองจึงรองรับโหมดด้านข้างและไม่ได้ถูกตัดออกอย่างสมบูรณ์ แต่จะถูกระงับ

Single Loop Phase Noise สเปกตรัม

การประยุกต์ใช้ OEO

ออสซิลเลเตอร์ออปโตอิเล็กทริกประสิทธิภาพสูงเป็นองค์ประกอบหลักในช่วงการใช้งาน เช่น

• วิศวกรรมการบินและอวกาศ
• ลิงค์การสื่อสารผ่านดาวเทียม
• ระบบนำทาง
• การวัดเวลาและความถี่ทางอุตุนิยมวิทยาที่แม่นยำ
• การสื่อสารไร้สาย ลิงค์
• เทคโนโลยีเรดาร์ที่ทันสมัย

ในบทความนี้เราได้กล่าวถึงการทำงานและการใช้งานวงจรออปโตอิเล็กทรอนิกส์ออสซิลเลเตอร์ ฉันหวังว่าเมื่ออ่านบทความนี้คุณจะได้รับความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับวงจรออสซิลเลเตอร์ Optoelectronic หากคุณมีข้อสงสัยเกี่ยวกับบทความนี้หรือต้องการทราบเกี่ยวกับไฟล์ วงจรออสซิลเลเตอร์ประเภทต่างๆพร้อมการใช้งาน โปรดอย่าลังเลที่จะแสดงความคิดเห็นในส่วนด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณว่า Optoelectronic oscillator มีหน้าที่อะไร?