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Receptor inalámbrico dieléctrico

El receptor inalámbrico dieléctrico es un tipo de receptor de radiofrecuencia que presenta una ausencia total de circuitos electrónicos e interconexiones metálicas. Ofrece inmunidad contra daños causados ​​por la radiación electromagnética intensa, producida por fuentes EMP y HPM . Este receptor se conoce como ADNERF ( acrónimo utilizado para significar un receptor de radio totalmente dieléctrico no electrónico ) . ADNERF es un tipo de receptor de microondas tolerante a pulsos electromagnéticos ( EMPiRe ) .

Fondo

La tendencia continua hacia la reducción del tamaño de las características y del voltaje en los circuitos integrados hace que los dispositivos electrónicos modernos sean muy susceptibles a los daños causados ​​por las microondas de alta potencia ( HPM ) y otras fuentes de energía dirigidas basadas en microondas. Estas inducen picos transitorios de alto voltaje de miles de voltios que pueden atravesar el aislante de la compuerta del transistor y destruir las interconexiones metálicas del circuito. Para inmunizar los sistemas electrónicos contra tales amenazas, se deben eliminar los "puntos débiles" (metal y transistor) en un front-end de receptor convencional.

Operación

Fig. 1 Concepto de la tecnología de interfaz de RF totalmente dieléctrica asistida por fotónica. Una antena dieléctrica alimentada por electroóptica (EO) captura la señal de RF en el espacio libre. El enlace óptico integrado proporciona un aislamiento eléctrico completo entre la interfaz aérea y el circuito electrónico, que se encuentra solo después del fotodetector (PD).
Fig. 2. Detalles del diseño del front-end del receptor. a , Dibujo tridimensional del DRA. b , Simulación numérica de la distribución del campo eléctrico del modo dentro del DRA en el plano meridiano. El perfil de campo mostrado en la Figura 2b no incluye la presencia del resonador EO.

El concepto básico de esta tecnología de front-end de RF totalmente dieléctrica asistida por fotónica se muestra en la Fig. 1. La antena de resonador dieléctrico (DRA) en el front-end funciona como un concentrador del campo electromagnético entrante. Cuando el campo electromagnético (EM) excita la resonancia de la DRA, se crea un patrón de campo modal dentro de la estructura. El resonador electroóptico (EO) se coloca en la ubicación de la magnitud máxima del campo (Fig. 2). El resonador EO convierte la señal EM recibida en una señal óptica de intensidad modulada que luego se transporta desde el front-end de la antena a través de una fibra óptica. En la ubicación remota, la señal se convierte nuevamente en una señal de RF que luego se amplifica y procesa utilizando técnicas convencionales. Este diseño de front-end aumenta significativamente el umbral de daño asociado con señales de microondas de alta potencia. La falta de interconexiones metálicas elimina la única fuente de falla. Además, el aislamiento de carga proporcionado por el enlace óptico protege los circuitos electrónicos. Se puede lograr una buena sensibilidad debido a la mejora de la señal proporcionada por la resonancia de microondas en el DRA y la resonancia óptica en el resonador EO. El campo E modulador ( E RF ) aplicado al resonador no debe ser uniforme a lo largo del disco, de lo contrario no se produce modulación. Para evitar que esto suceda, el resonador EO se coloca fuera del centro del eje simétrico del DRA como se muestra en la Fig. 2. La ubicación del resonador EO se elige para que coincida con el campo EM pico dentro del DRA, que se identifica utilizando simulaciones EM 3-D. El perfil de campo que se muestra en la Figura 2b no incluye la presencia del resonador EO. En la práctica, la presencia del cristal EO cambiará la distribución del campo.

Referencias

  1. Abrams, M. El amanecer de la bomba electrónica. IEEE Spectrum 40 , 24-30 (2003).[1]
  2. RCJ Hsu, A. Ayazi, B. Houshmand y B. Jalali, “ Tecnología de interfaz de radio asistida por fotónica totalmente dieléctrica ” , Nature Photonics 1 , 535–538 (2007).[2]
  3. A. Ayazi, CJ Hsu, B. Houshmand, WH Steier y B. Jalali, “ Receptor inalámbrico asistido por fotónica totalmente dieléctrica ”, Optics Express (2008).[3]
  4. Programa EMPiRe de DARPA. [4]