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CN104483543B一种微波频率测量芯片及其应用方法、制作方法[caired.com-彩红网3D模型平面素材专利检索网站源码]

摘要:本发明公开了一种微波频率测量芯片及其应用方法、制备方法。微波频率测量芯片包括光栅耦合器、相位调制器、基于微环谐振腔的滤波器、总线波导。光信号通过耦合光栅耦合进入芯片,光载波信号在总线波导中进行传输,首先通过相位调制器,待测未知微波信号通过强度调制器对光载波信号进行调制,调制后的信号通过总线波导进入微环谐振腔,分别在滤波器的上、下话路端输出两路光功率,通过计算的已测光功率的比值,即可确定未知的微波信号。本发明的优点是采用硅基光子集成芯片来实现对未知微波信号的检测、具有芯片体积小、重量轻、集成度高、成本低,并且对电磁干扰免疫的优点。本发明同时还公开了此芯片的应用方法、制作方法。
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背景技术

[0002] 在电子信息战中,快速确定拦截到的射频信号的频率具有着很重要的意义,可用 于雷达信号和通信信号的截取和窃听、电子对抗和反对抗等。随着毫米波技术和光电技术 的发展,使现代电子信息战的装备的工作频率不断向更宽的频段发展,电子信息战的内容 也从第一次世界大战时的通信对抗发展到二次大战的雷达对抗、导航对抗等射频对抗,以 及今天的红外、激光、水声对抗等。从发展趋势上来看,未来电子战装备的工作范围将会向 更宽的电磁频谱扩展,但是提高电子系统的带宽会变的越来越困难,系统体积和重量的增 加会严重影响器件在实际中的应用,传统的电子频率测量机制的性能由于电子瓶颈的限制 将不能满足未来战争的需要。

[0003] 近年来,基于光子学手段的微波频率测量引起了人们的关注,和传统的电子学微 波频率测量技术相比,基于光子技术进行微波频率测量具有处理带宽大、损耗小,体积小, 重量轻,和抗电磁干扰能力强等一系列优点。基于光子技术微波频率测量手段在增强国防 实力和发展新一代智能无线通信技术等领域具有极其重要和广阔的应用前景。目前已经报 道的光子手段进行微波频率测量的方案主要包括以下三种方案:其一是构建未知频率和时 间的函数,微波信号对光载波进行调制,通过测量两个边带在经过一段色散介质后产生的 时延差的大小来确定未知频率,但是这种手段受到仪器的限制且测量误差较大;其二是构 建未知微波频率和空间的函数,小信号调制下,将光边带与光载波在频域上的间隔转换成 空间上的分布,从而检测出待测信号的微波频率,一般采用啁嗽布拉格光栅,自由空间衍射 光栅,棱镜的组合等。其三,是构建未知微波频率和光功率强度的函数,通过光学梳状滤波 器或者光纤光栅对光边带进行滤波,将微波频率信息转换成光强度的变化,这也是目前的 主要研究方向之一,这种方案的优点在于低速的光电探测器即可满足需要,但是也存在测 频范围受限等一些问题。目前的报道中,以上三种方案多是基于分立的光学元器件,价格昂 贵而且测试系统笨重且稳定性较差。因此采用集成光子芯片技术进行制作,是当前研究的 热点之一,目前集成光学的平台较多,包括玻璃、氮化硅、化合物半导体,目前报道的主要是 基于氮化硅或者化合物半导体平台的设备,这些平台各具优缺点,其中采用硅基光子技术 的集成光子芯片,具有成本低,集成度高,便于和电子芯片集成等一系列的优点,具有很好 的发展潜力和应用前景。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种可用于微波频率测量的芯片及其应用方法、制作方 法,是利用微环谐振腔的上下的光功率比值变化来实现对微波频率的测量,利用微波信号 对载波信号的调制后引起的频率偏移,通过对这种光功率变化的比值的测量来判断微波频 率。
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