FREQUENCY MODULATION APPROACH BASED ON SPLIT-RING RESONATOR LOADED BY VARACTOR DIODE

W pracy zaproponowano zasadę modulacji częstotliwości z wykorzystaniem rezonatora z dzielonym pierścieniem (SRR) obciążonego diodą pojemnościową. Proces modulacji zachodzi poprzez ciągłą zmianę pojemności diody pojemnościowej, która z kolei następuje poprzez zmianę napięcia polaryzacji. Sygnał modulujący służy jako napięcie polaryzacji. Źródłem sygnału nośnego jest dodatkowa antena magnetyczna, która oddziałuje poprzez bliskie pole magnetyczne z SRR. W pracy przeprowadzono badania w których jako sygnał modulujący zostały wykorzystane dwa rodzaje sygnałów: harmoniczny i deterministyczny chaotyczny. Wykazano, że przy zastosowaniu diody pojemnościowej SMV1231 i częstotliwości sygnału nośnego 1 GHz możliwe jest zapewnienie modulacji częstotliwości z odchyleniem Δf_d = ±80 MHz w paśmie częstotliwości 0,95… 1,11 GHz. Zaletami proponowanej metody modulacji są bardzo prosta konstrukcja i możliwość łatwego ustawienia żądanej wartości odchylenia częstotliwości poprzez dostosowanie zakresu wartości napięcia przyłożonego do diody pojemnościowej. Przedstawione badania i uzyskane wyniki mogą być przydatne w produkcji tanich komponentów radiowych.

Słowa kluczowe:

modulacja częstotliwości, dioda pojemnościowa, rezonator z dzielonym pierścieniem, zakres częstotliwości, odchylenie częstotliwości

Bibliografia

Aydin K., Bulu I., Guven K., Kafesaki M., Soukoulis C. M., and Ozbay E.: Investigation of magnetic resonances for different split-ring resonator parameters and design. New Journal of Physics 7(168)/2005, 1–15.

Baraclough M., Hooper I. R., Barnes W. L.: Investigation of the coupling between tunable split-ring resonators. Physical Review B 98/2018, 085146.

Binns K.J., Lawrenson P.J.: Analysis and Computation of Electric and Magnetic Field Problems. Pergamon International Library of Science, Technology, Engineering and Social Studies, 2013.

Ebrahimi A., Withayachumnankul W., Al-Sarawi S., and Abbott D.: High-sensitivity metamaterial-inspired sensor for microfluidic dielectric characterization. IEEE Sensors Journal 14(5)/2014, 1345–1351.

Freire M. J., Marques R., Jelinek L.: Experimental demonstration of a µ = -1 metamaterial lens for magneticresonance imaging M. J. Freire. Applied Physics Letters 93/2008, 231108 (1–4).

Gevorgian S. S. and Mironenko I. G.: Asymmetric coplanar-strip transmission lines for MMIC and integrated optic applications. Electron. Lett. 26(1916)/1990.

Girich A.A.: Left-Handed Metamaterial based on the Complementary Split-Ring Resonators Tuned with Varactor Diodes. Ukrainian Journal of Physics 62(10)/2017, 903–907.

Imade Y., Ulbricht R., Tomoda M., Matsuda O., Seiutinas G., Juodkazis S., Wright O.B.: Gigahertz Optomechanical Modulation by Split-Ring-Resonator Nanophotonic Meta-Atom Array. Nano Letters 17/2017, 6684–6689.

Kitayama D., Yaita M., Song H.-J., Nosaka H.: High-Speed and High-ON/OFF Ratio Split-Ring-Resonator-Based Active Metamaterial using Varactor Diodes. 41st International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz waves (IRMMW-THz), 2162–2035, 2016.

Liang Y., Boon Ch., Li Ch. et al.: Design and Analysis of D-Band Om-Chip Modulator and Signal Source Based on Split-Ring Resonator. IEEE Transactions on Very Large Scale Integration Systems 27(7)/2019, 1513–1526.

Liang Y., Yu H., Zhang W., Lin F.: CMOS Sub-THz On-Chip Modulator by Stacked Split Ring Resonator with High-extinction Ratio. IEEE International Symposium on Radio-Frequency Integration Technology 2015, 67–69.

Liu P. et al.: Tunable meta-atom using liquid metal embedded in stretchable polymer. J. Appl. Phys. 118(1)/2015, 014504.

Liu W., Sun H., Xu L.: A Microwave Method for Dielectric Characterization Measurement of Small Liquids Using a Metamaterial-Based Sensor. Sensors 18/2005, 1438(1–10).

Marques R., Medina F., Rafii-el-Idrissi R.: Role of bianisotropy in negative permeability and left-handed metamaterials. Phys. Rev. B 65/2002, 144440 (1–6).

Marques R., Baena J. D., Martel J., Medina F., Sorolla M., Martin F.: Novel small resonant electromagnetic particles for metamaterial and filter design. International Conference on Electromagnetic in Advanced Applications (ICEAA’03), Torino, Italy 2015, 439–442, 2005.

Marques R., Martin F.: Wire media: Metamaterial Handbook. Theory and Phenomena of Metamaterials 2009. Chapter 16-1, CRC Press, Boca Raton.

Marques R., Mesa F., Martel J., Medina F.: Comparative analysis of edge- and broadside- coupled split ring resonators for metamaterial design - theory and experiments. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 51/2003, 2572–2581.

Moser H.O., Casse B.D.F., Wilhelmi O., Saw B.T.: Terahertz Response of a Microfabricated Rod-Split_Ring Resonator Electromagnetic Metamaterial. Physical Review Letters 94/2005, 063901(1–4).

Puentes M., Schubler M., Jakoby R.: 2D sensor array based on Split Ring Resonators for monitoring of organic tissue. Sensors 2011, 12491246.

Rosa E. B.: The self and mutual inductances of linear conductors. Bulletin of the Bureau of Standards 4, 80/1908, 301–344.

Salim A., Lim S.: Complementary Split-Ring Resonator-Loaded Microfluidic Ethanol Chemical Sensor. Sensors, 16/2016, 1802(1–13).

Schuster Ch.: Fast and Accurate Tuning of a Cross-Coupled Split-Ring Resonator Filter. GeMiC-2018, March 12–14, 2018, Freiburg, Germany, 134–137.

Silva S. R., Shields A. D., Zhou J.: Tunable Optical Bistability and Optical Switching by Nonlinear Metamaterials. Material Science 2017.

Veselago V. G.: The Electrodynamics of Substances with Simultaneously negative Values of ε and μ. Soviet Physics Uspekhi 10(4)/1967, 509–514.

Vovchuk D., Khobzei M., Khavruniak M.: Sensing Properties of SRR: influence of finger touching. Int. Scientific-Practical Conference PIC S&T’2019, 8–11 October 2019, Kyiv, Ukraine, 799–802.

Wang Q., Mao D., Dong L.: Thermomechanically Tunable Infrared Metamaterials Using Asymmetric Split-Ring Resonators. Journal of Microelectromechanical Systems 26(6)/2017, 1–3.

Ye-xin S., Jiu-sheng L., Le Z.: Graphene-integrated split-ring resonator terahertz modulator. Opt. Quant. Electron., 350/2017, 1–9.

Zheludev N.I., Kivshar Yu.S.: From metamaterials to metadevices. Nature Materials 11/2012, 917–924.

https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/155289/SKYWORKS/SMV1231.html

ZASADA MODULACJI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ NA BAZIE REZONATORA Z DZIELONYM PIERŚCIENIEM OBCIĄŻONEGO DIODĄ POJEMNOŚCIOWĄ . (2020). Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 10(3), 74-77. https://doi.org/10.35784/iapgos.2003

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

Numer Tom 10 Nr 3 (2020)

Archiwum

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Authors

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Bibliografia

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Licencja