RU2662908C1 - Radio receiver - Google Patents
Radio receiver Download PDFInfo
- Publication number
- RU2662908C1 RU2662908C1 RU2017129368A RU2017129368A RU2662908C1 RU 2662908 C1 RU2662908 C1 RU 2662908C1 RU 2017129368 A RU2017129368 A RU 2017129368A RU 2017129368 A RU2017129368 A RU 2017129368A RU 2662908 C1 RU2662908 C1 RU 2662908C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radio
- recess
- receiving device
- substrate
- cathode
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 27
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/24—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/06—Receivers
Abstract
Description
Изобретение относится к радиоприемным устройствам с применением углеродных нанотрубок (УНТ). Изобретение может быть использовано для создания элементов и приборов радиоприемной аппаратуры.The invention relates to radio receivers using carbon nanotubes (CNTs). The invention can be used to create elements and devices of radio reception equipment.
В заявке на патент US 2010144296 (А1) «Саrbon Nanotubes for Wireless Communication and Radio Transmission» (МПК H04B 1/16, опубликовано 10.06.2010 г.) описано технические решение реализации демодулятора радиоприемного устройства, состоящего из подложки, двух электродов, которые соединены между собой с помощью УНТ. Недостатком данного технического решения является возможность использования УНТ только в качестве демодулятора радиосигнала.The patent application US 2010144296 (A1) “Carbon Nanotubes for Wireless Communication and Radio Transmission” (IPC
В патенте США US 8717046 (В2) «Nanotube Resonator Devices» (МПК G01R 27/04; Н03Н 9/24, опубликовано 06.05.2014 г.) описано радиоприемное устройство, состоящее из анода и катода, на поверхности которого зафиксирована одиночная углеродная нанотрубка. Электрический контакт между катодом и анодом отсутствует. Для работы радиоприемного устройства необходимо размещение устройства в вакуумированном объеме для обеспечения условий протекания автоэлектронной эмиссии из УНТ. Недостатком данного технического решения является отсутствие управляющего электрода, наличие которого позволяет повысить стабильность тока автоэлектронной эмиссии без изменения напряжения между катодом и анодом, изменение которого приводит к изменению резонансной частоты УНТ и ухудшению приема радиосигнала.US Pat. No. 8717046 (B2) Nanotube Resonator Devices (IPC G01R 27/04;
Наиболее близким по совокупности существенных признаков (прототипом) изобретения является техническое решение, описанное в патенте США на изобретение US 8022791 (В2) «Radio frequency device comprising a vibratile carbon nanotube and a vibratile tuning electrode» (МПК H03H 9/24; H03H 9/46; H04B 1/16 опубликовано 20.09.2011 г.). В изобретении описано радиоприемное устройство, состоящее из подложки №1, на поверхности которой располагается катод с углеродной нанотрубкой, подложки №2, на поверхности которой сформирован анод с осциллирующим электродом и управляющий электрод, и подложки №3, на поверхности которой размещаются подложка №1 и подложка №2 лицевой стороной друг напротив друга, и вакуумного корпуса, где размещаются элементы радиоприемного устройства. Недостатками данного технического решения являются: применение одиночной УНТ, это ограничивает максимальную плотность тока эмиссии данного эмиттера, не позволяя добиться высоких коэффициентов усиления и больших выходных величин детектируемого низкочастотного сигнала; использование в конструкции трех подложек и внешнего вакуумного корпуса усложняет процесс изготовления и накладывает ограничения на миниатюризацию радиоприемного устройства; отсутствие в конструкции радиоэлектрода для подключения напрямую к линии передачи или внешней антенны с целью обеспечения устойчивой работы устройства, в случае слабого источника радиосигнала и необходимость использования радиопрозрачных материалов в конструкции вакуумного корпуса радиоприемного устройства.The closest set of essential features (prototype) of the invention is the technical solution described in US patent for invention US 8022791 (B2) "Radio frequency device comprised a vibratile carbon nanotube and a vibratile tuning electrode" (IPC
Технической проблемой изобретения является разработка конструкции радиоприемного, устройства с применением массивов УНТ, с обеспечением размещения элементов радиоприемного устройства на одной подложке, с обеспечением формирования вакуумированного объема в рабочей области радиоприемного устройства и группы электродов для ввода управляющих и радиочастотных сигналов в вакуумированный объем устройства.The technical problem of the invention is the development of the design of a radio receiving device using CNT arrays, ensuring that the elements of the radio receiving device are placed on one substrate, with the formation of a vacuum volume in the working area of the radio receiving device and a group of electrodes for inputting control and radio frequency signals into the vacuum volume of the device.
Технический результат заключается в увеличении амплитуды выходного низкочастотного сигнала посредством увеличения автоэмиссионного тока за счет использования массивов УНТ, в совокупности с повышением стабильности работы и срока службы радиоприемного устройства с применением углеродных нанотрубок.The technical result consists in increasing the amplitude of the output low-frequency signal by increasing the field emission current due to the use of CNT arrays, together with an increase in the stability and service life of the radio receiving device using carbon nanotubes.
Для достижения вышеуказанного технического результата радиоприемное устройство содержит подложку с нанесенным на нее, по меньшей мере, одним диэлектрическим слоем, в диэлектрическом слое и подложке выполнено углубление, на поверхности диэлектрического слоя с примыканием к углублению на его противоположных сторонах выполнены катод, анод, радиоэлектрод и управляющий электрод с отсутствием электрического контакта между ними. На боковой поверхности катода, примыкающей к углублению, сформирован массив углеродных нанотрубок, область с углублением закрыта герметизирующей пластиной.To achieve the above technical result, the radio receiving device comprises a substrate with at least one dielectric layer deposited on it, a recess is made in the dielectric layer and the substrate, a cathode, anode, radio electrode and a control electrode are made on the surface of the dielectric layer adjacent to the recess on its opposite sides electrode with no electrical contact between them. An array of carbon nanotubes is formed on the side surface of the cathode adjacent to the recess; the region with the recess is closed by a sealing plate.
От прототипа радиоприемное устройство отличается тем, что в диэлектрическом слое и подложке выполнено углубление, на боковой поверхности катода, примыкающей к углублению сформирован массив УНТ, в конструкции присутствует радиоэлектрод, а область с углублением закрыта герметизирующей пластиной.The radio receiving device differs from the prototype in that a recess is made in the dielectric layer and the substrate, a CNT array is formed on the side surface of the cathode adjacent to the recess, a radio electrode is present in the structure, and the region with the recess is closed by a sealing plate.
Формирование углубления в диэлектрическом слое и подложке, размещение на поверхности диэлектрического слоя с примыканием к углублению на его противоположных сторонах: катода, анода, радиоэлектрода и управляющего электрод, формирование на боковой поверхности катода, примыкающей к углублению, массива УНТ, вакуумирование области с углублением посредством герметизирующей пластины обеспечивает размещение анода, катода с массивом УНТ, радиоэлектрода и управляющего электрода в одной плоскости, что упрощает процесс изготовления с минимизацией габаритов устройства. Таким образом, формируется радиоприемное устройство, с размещенным в вакуумированном объеме массивом УНТ, это обеспечивает высокую плотность рабочего эмиссионного тока, возможность работы в области с большой крутизной характеристики, что позволяет повысить коэффициент усиления устройства и получить на выходе более высокую величину амплитуды низкочастотного сигнала. Наличие в конструкции дополнительного управляющего электрода позволяет управлять плотностью эмиссионного тока, для фокусировки потока электронов и стабилизации рабочего режима детектора (рабочей точки на эмиссионной ВАХ), а радиоэлектрода позволяет подключить внешнюю антенну для обеспечения приема слабого источника радиосигнала или для согласования входного импеданса с выходами различных радиочастотных устройств и линий связи. Формы конструкции управляющего электрода и радоэлектрода, для оптимального взаимодействия электромагнитных полей с массивом УНТ, могут быть выполнены в виде нескольких отдельных частей, разнесенных по обе стороны (симметрично) относительно осевой линии от катода до анода, реализующих планарную фокусирующую-стабилизирующую систему для получения нужной плотности потока электронов из УНТ.The formation of a recess in the dielectric layer and the substrate, the placement on the surface of the dielectric layer adjacent to the recess on its opposite sides: a cathode, anode, radio electrode and a control electrode, the formation of a CNT array on the side surface of the cathode adjacent to the recess, evacuation of the region with the recess by means of a sealing the plate provides the placement of the anode, cathode with an array of CNTs, a radio electrode and a control electrode in one plane, which simplifies the manufacturing process with a minimum iey device size. Thus, a radio receiving device is formed with a CNT array placed in the evacuated volume, this ensures a high density of the working emission current, the ability to work in a region with a large steepness, which allows to increase the device gain and to obtain a higher amplitude of the low-frequency signal at the output. The presence of an additional control electrode in the design allows you to control the density of the emission current to focus the electron flow and stabilize the detector’s operating mode (operating point on the emission I – V characteristic), and the radio electrode allows you to connect an external antenna to ensure the reception of a weak radio signal source or to match the input impedance with the outputs of different radio frequency devices and communication lines. The design forms of the control electrode and the radio electrode, for optimal interaction of electromagnetic fields with a CNT array, can be made in the form of several separate parts spaced on both sides (symmetrically) relative to the center line from the cathode to the anode, realizing a planar focusing-stabilizing system to obtain the desired density electron flow from CNTs.
В частных случаях выполнения изобретения углубление в подложке выполнено в форме прямоугольного параллелепипеда площадью основания от 1 до 100 мкм2.In particular cases of the invention, the recess in the substrate is made in the form of a rectangular parallelepiped with a base area of 1 to 100 μm 2 .
В частных случаях выполнения изобретения углубление в подложке выполнено глубиной от 0,1 мкм до 20 мкм.In particular cases of the invention, the recess in the substrate is made with a depth of 0.1 μm to 20 μm.
В частных случаях выполнения изобретения торец катода, анода, радиоэлектрода и управляющего электрода, примыкающий к углублению, выполнен в виде прямоугольника или трапеции.In particular cases of the invention, the end face of the cathode, anode, radio electrode and control electrode adjacent to the recess is made in the form of a rectangle or trapezoid.
В частных случаях выполнения изобретения длина массива углеродных нанотрубок составляет от 0,5 до 8 мкм.In particular cases of the invention, the length of the carbon nanotube array is from 0.5 to 8 microns.
В частных случаях выполнения изобретения катод, анод, радиоэлектрод и управляющий электрод могут быть выполнены, по меньшей мере, из одного слоя титана и/или молибдена, и/или золота, и/или платины, и/или алюминия, и/или меди, и/или хрома, и/или вольфрама.In particular cases of the invention, the cathode, anode, radio electrode and control electrode can be made of at least one layer of titanium and / or molybdenum, and / or gold, and / or platinum, and / or aluminum, and / or copper, and / or chromium and / or tungsten.
В частных случаях выполнения изобретения подложка состоит, по меньшей мере, из одного слоя кремния и/или оксида кремния, и/или ситалла, и/или стекла, и/или оксида алюминия.In particular cases of the invention, the substrate consists of at least one layer of silicon and / or silicon oxide, and / or glass, and / or glass, and / or aluminum oxide.
В частных случаях выполнения изобретения диэлектрический слой выполнен из оксида кремния, и/или оксида алюминия, и/или нитрида кремния толщиной от 50 нм до 3 мкм.In particular cases of the invention, the dielectric layer is made of silicon oxide and / or aluminum oxide and / or silicon nitride with a thickness of 50 nm to 3 μm.
В частных случаях выполнения изобретения герметизирующая пластина выполнена из кремния и/или оксида кремния, и/или ситала, и/или стекла, и/или оксида алюминия толщиной от 0,1 мм до 1 мм.In particular cases of carrying out the invention, the sealing plate is made of silicon and / or silicon oxide, and / or glass, and / or glass, and / or aluminum oxide with a thickness of 0.1 mm to 1 mm.
В частных случаях выполнения изобретения герметизирующая пластина соединена с поверхностью подложки методом сращивания посредством стеклянного припоя.In particular cases of the invention, the sealing plate is connected to the surface of the substrate by splicing by means of glass solder.
В частных случаях выполнения изобретения сформированном вакуумированном объеме с помощью герметизирующей пластины создается давление не более 1×10-3 Па.In special cases of the invention, the formed evacuated volume using a sealing plate creates a pressure of not more than 1 × 10 -3 Pa.
Совокупность признаков, характеризующих изобретение, позволяет получить радиоприемное устройство с увеличенным значением, коэффициента усиления и выходной амплитуды низкочастотного сигнала, с повышенной надежностью функционирования и увеличенным сроком службы.The combination of features characterizing the invention, allows to obtain a radio receiver with an increased value, gain and output amplitude of a low-frequency signal, with increased reliability and extended service life.
Изобретение поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where
на фиг. 1 - схематическое изображение радиоприемного устройства вид сверху;in FIG. 1 is a top view of a radio receiver;
на фиг. 2 - схематическое изображение среза радиоприемного устройства вдоль штриховой линии;in FIG. 2 is a schematic illustration of a slice of a radio receiver along a dashed line;
на фиг. 3 - функциональная электрическая схема;in FIG. 3 - functional electrical circuit;
на фиг. 4 - осциллограмма для случая, когда частота несущего модулированного сигнала, не совпадает с частотой собственных колебаний массива УНТ;in FIG. 4 - an oscillogram for the case when the frequency of the carrier modulated signal does not coincide with the natural frequency of the CNT array;
на фиг. 5 - осциллограмма для случая, когда частота несущего модулированного сигнала, совпадает с частотой собственных колебаний массива УНТ.in FIG. 5 is an oscillogram for the case when the frequency of the carrier modulated signal coincides with the natural frequency of the CNT array.
Радиоприемное устройство содержит подложку 1 с нанесенным на нее диэлектрическим слоем 2, катод 3, анод 4, радиоэлектрод 5 и управляющий электрод 6, массив углеродных нанотрубок 7, герметизирующую пластину 8 (фиг. 1 и фиг. 2).The radio receiving device comprises a
В подложке 1 с нанесенным на нее диэлектрическим слоем 2 выполнено углубление, на поверхности диэлектрического слоя 2 с примыканием к углублению на его противоположных сторонах сформированы катод 3, анод 4, радиоэлектрод 5 и управляющий электрод 6. Между катодом 3, анодом 4, радиоэлектродом 5 и управляющим электродом 6 отсутствуют электрические контакты. На боковой поверхности катода 3, примыкающей к углублению выращен массив углеродных нанотрубок 7, область с углублением закрыта герметизирующей пластиной 8.A recess is made in the
Подложка 1 состоит, по меньшей мере, из одного слоя кремния и/или оксида кремния, и/или ситалла, и/или стекла, и/или оксида алюминия, диэлектрический слой 2 выполнен из оксида кремния, и/или оксида алюминия, и/или нитрида кремния толщиной от 50 нм до 3 мкм. Углубление в подложке 1 выполнено в форме прямоугольного параллелепипеда площадью основания от 1 до 100 мкм2, глубиной от 0,1 мкм до 20 мкм. Катод 3, анод 4, радиоэлектрод 5 и управляющий электрод 6 могут быть выполнены, по меньшей мере, из одного слоя титана и/или молибдена, и/или золота, и/или платины, и/или алюминия, и/или меди, и/или хрома, и/или вольфрама. Торцы катода 3, анода 4, радиоэлектрода 5 и управляющего электрода 6, примыкающие к углублению, могут быть выполнены в виде прямоугольника или трапеции. Длина массива углеродных нанотрубок 7 составляет от 0,5 до 8 мкм. Герметизирующая пластина 8 может быть выполнена из кремния и/или оксида кремния, и/или ситала, и/или стекла, и/или оксида алюминия толщиной от 0,1 мм до 1 мм и соединяется с поверхностью подложки 1 методом сращивания посредством стеклянного припоя 9. В сформированном вакуумированном объеме с помощью герметизирующей пластины 8 создается давление не более 1×10-3 Па.The
Радиоприемное устройство работает следующим образом. The radio device operates as follows.
При подаче модулированного радиосигнала в случае совпадения несущей частоты радиосигнала, с частотой собственных колебаний массива УНТ 7 в цепи анода 4 помимо постоянного эмиссионного тока, в цепи возникнет переменный ток, связанный с вынужденными колебаниями УНТ, при этом во время резонанса амплитуда этого тока резко возрастет. Вследствие нелинейной характеристики рабочего элемента (эмиссионной ячейки из УНТ), мгновенное значение этого тока в области низких частот будет подчиняться закону модуляции принимаемого (детектируемого) радиосигнала, в частности для амплитудной модуляции (AM), значение низкочастотного переменного тока будет повторять огибающую АМ-сигнала. В статье (Barkaline V., Abramov I., Belogurov E., Chashynski A. Simulation of Carbon Nanotubes and Resonant Excitation of their Mechanical Vibrations by Electromagnetic Field for Nanoradio // Applications Nonlinear Phenomena in Complex Systems. 2012. Vol. 15, no. 1. PP. 23-42.) на основании теоретических расчетов показана возможность возбуждения колебаний массива УНТ как единого целого, что подтверждает возможность использования массива УНТ в качестве активного элемента при создании радиоприемного устройства с применением УНТ. Для проверки работоспособности радиоприемного устройства с применением УНТ можно использовать функциональную схему, представленную на фиг. 3. Для демонстрации работы радиоприемного устройства необходим источник постоянного напряжения Е1, измеритель постоянного тока РА1, источник напряжения с управлением Е2 и дифференциальный усилитель DA1. Резисторы в цепи анода R1 и управляющего электрода R2, необходимы для ограничения максимального тока, протекающего через устройство. Так же допускается их исключение из схемы.When a modulated radio signal is supplied if the carrier frequency of the radio signal coincides with the natural oscillation frequency of the
Для генерации радиосигнала предлагается использовать ВЧ генератор с модуляцией, чтобы через излучающую антенну передать тестовый сигнал с информационной составляющей непосредственно на массив УНТ 7 или радиоэлектрод 5, подключенный к антенне. В качестве регистрирующего устройства предлагается использовать осциллограф или иное записывающее (обрабатывающее, анализирующее) информационный сигнал устройство.To generate a radio signal, it is proposed to use an RF generator with modulation to transmit a test signal with an information component directly to an array of
Для регистрации информационного сигнала, предлагается в цепь анода 4 включить резистор R3, измеряемое на нем переменное напряжение будет пропорционально протекающему эмиссионному току, возникающему в результате детектирования. Конденсаторы С1 и С2 необходимы для блокировки попадания постоянного напряжения на вход усилителя. В качестве системы питания радиоприемного устройства был использован двухканальный источник-измеритель с низким уровнем шума, такой прибор позволяет одновременно установить и контролировать рабочее напряжение устройства, стабилизировать его рабочий ток, используя канал обратной связи. Дифференциальный усилитель должен обеспечить необходимую полосу пропускания для информационного сигнала и усиление для конченого регистрирующего устройства, например осциллографа.To register the information signal, it is proposed to include a resistor R3 in the circuit of the
Для обеспечения правильной работы устройства, источник-измеритель достаточно использовать в режиме источника напряжения. Первый канал этого прибора подключается к аноду 4. Второй канал подключается к управляющему электроду 6. Катод 3, является общим для обоих источников. Необходимое напряжение на аноде 4 задается источником постоянного напряжения Е1, а ток (IA) в цепи анода 4 измеряется амперметром РА1. Значение этого напряжения выбирается таким образом, чтобы получить устойчивый эмиссионный ток (IE), значение этого тока контролируются РА1. Величина напряжения (VU) на управляющем электроде 6 устанавливается вторым источником напряжения Е2 и в дальнейшем, автоматический подстраивается в процессе работы радиоприемного устройства, чтобы протекающий постоянный ток через резистор R3 в цепи анода 4 имел фиксированную величину, равную заданному вначале рабочему току эмиссии, IA→IЕ0. В качестве алгоритма регулировки, предлагается использовать следующую формулу:To ensure the correct operation of the device, the source-meter is sufficient to use in the mode of the voltage source. The first channel of this device is connected to the
где β - коэффициент обратной связи, определяющий глубину и диапазон регулировки рабочего тока для устройства. На практике, при работе устройства, источник Е2 должен обеспечить подстроку напряжения VU пропорционально разности тока IA-IE0, где ток IA измеряется РА1. Данная стабилизация рабочего тока необходима для компенсации нестабильности эмиссионного тока из массива УНТ 7. Для правильного функционирования стабилизации, на обратную связь между источником Е2 и измерителем РА2, наложены определенные ограничения по скорости работы. Постоянная времени обратной связи не должна быть очень большой, иначе не будут отслеживаться быстрые флуктуации эмиссионного тока, с другой стороны, она не должна быть меньше по времени, самых медленных (низко частных) процессов в информационном сигнале.where β is the feedback coefficient that determines the depth and range of adjustment of the operating current for the device. In practice, when the device is operating, the source E2 must provide a voltage substring V U in proportion to the current difference I A -I E0 , where the current I A is measured by PA1. This stabilization of the operating current is necessary to compensate for the instability of the emission current from the
ПримерExample
Радиоприемное устройство с применением углеродных нанотрубок содержит подложку из кремния с нанесенным на ее поверхность оксидом кремния толщиной 2 мкм, в диэлектрическом слое и подложке выполнено углубление в виде прямоугольного параллелепипеда со сторонами основания 5 мкм на 5 мкм глубинной 4 мкм, на поверхности диэлектрического слоя с примыканием к углублению на его противоположных сторонах выполнены катод, анод, радиоэлектрод и управляющий электрод из титана толщиной 500 нм, торцы которых выполнены в виде прямоугольника шириной 4 мкм, на боковой поверхности катода, примыкающей к углублению выращен массив углеродных нанотрубок длинной до 4 мкм, область с углублением закрыта герметизирующей пластиной из кремния посредством сращивания подложки и пластины с помощью слоя стеклянного припоя толщиной 50 мкм при давлении не выше 5×10-4 Па.A carbon nanotube receiving device contains a silicon substrate with 2 μm thick silicon oxide deposited on its surface, a recess in the form of a rectangular parallelepiped with sides of the base 5 μm to 5 μm deep 4 μm deep, on the surface of the dielectric layer adjacent to the recess on its opposite sides, a cathode, anode, radio electrode and a control electrode of titanium with a thickness of 500 nm are made, the ends of which are made in the form of a
На фиг. 4 представлена рабочая осциллограмма для случая, когда частота несущего модулированного сигнала, не совпадает с частотой собственных колебаний массива УНТ. Серым цветом изображен AM модулированный ВЧ сигнал, для контроля измеряемый с выхода тестового генератора. Черным цветом изображен выходной сигнал устройства, соответствующий переменному току в цепи анода, имеющий шумовой характер, вследствие, протекающей автоэмиссии из УНТ. На фиг. 5 представлена рабочая осциллограмма для другого случая, когда частота несущей передаваемого модулированного сигнала, совпадает с частотой собственных колебаний массива УНТ. Серым цветом изображен AM модулированный ВЧ сигнал, для контроля измеренный на выходе генератора, черным цветом изображен детектируемый в реальном времени сигнал, соответствующий переменному току в цепи анода. При совпадении несущей частоты радиосигнала с резонансной частотой массива УНТ в цепи анода возникнет сильный и различимый ток, соответствующий огибающей ВЧ сигнала, происходит детектирование сигнала, как показано на осциллограмме (фиг. 5).In FIG. Figure 4 shows a working oscillogram for the case when the frequency of the carrier modulated signal does not coincide with the natural frequency of the CNT array. The gray color shows the AM modulated RF signal, for control measured from the output of the test generator. Black color shows the output signal of the device corresponding to an alternating current in the anode circuit, having a noise character, due to leakage field emission from CNTs. In FIG. Figure 5 shows a working oscillogram for another case when the carrier frequency of the transmitted modulated signal coincides with the natural frequency of the CNT array. The AM modulated RF signal is shown in gray, for measurement it is measured at the generator output, and the real-time detection signal corresponding to the alternating current in the anode circuit is shown in black. If the carrier frequency of the radio signal coincides with the resonant frequency of the CNT array, a strong and distinguishable current will appear in the anode circuit, corresponding to the envelope of the RF signal, and the signal will be detected, as shown in the oscillogram (Fig. 5).
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129368A RU2662908C1 (en) | 2017-08-17 | 2017-08-17 | Radio receiver |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129368A RU2662908C1 (en) | 2017-08-17 | 2017-08-17 | Radio receiver |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2662908C1 true RU2662908C1 (en) | 2018-07-31 |
Family
ID=63142385
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017129368A RU2662908C1 (en) | 2017-08-17 | 2017-08-17 | Radio receiver |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2662908C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1807567A1 (en) * | 1990-04-04 | 1993-04-07 | Leonid V Belokurov | Radio receiver |
WO2002080361A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-10 | California Institute Of Technology | Carbon nanotube array rf filter |
US8022791B2 (en) * | 2008-12-03 | 2011-09-20 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Radio frequency device comprising a vibratile carbon nanotube and a vibratile tuning electrode |
RU125003U1 (en) * | 2012-05-25 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") | RADIO RECEIVER |
US8717046B2 (en) * | 2007-10-11 | 2014-05-06 | The Regents Of The University Of California | Nanotube resonator devices |
-
2017
- 2017-08-17 RU RU2017129368A patent/RU2662908C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1807567A1 (en) * | 1990-04-04 | 1993-04-07 | Leonid V Belokurov | Radio receiver |
WO2002080361A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-10 | California Institute Of Technology | Carbon nanotube array rf filter |
US8717046B2 (en) * | 2007-10-11 | 2014-05-06 | The Regents Of The University Of California | Nanotube resonator devices |
US8022791B2 (en) * | 2008-12-03 | 2011-09-20 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Radio frequency device comprising a vibratile carbon nanotube and a vibratile tuning electrode |
RU125003U1 (en) * | 2012-05-25 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") | RADIO RECEIVER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tatu et al. | Ka-band analog front-end for software-defined direct conversion receiver | |
FI101505B (en) | Method for improving power measurement through a directional switch at low power levels | |
US8493160B2 (en) | Electromagnetic signal power limiter and method of designing the power limiter | |
JP2013005115A (en) | Radio transmission apparatus | |
RU2662908C1 (en) | Radio receiver | |
Kim et al. | Giant magnetoimpedance receiver with a double-superheterodyne topology for magnetic communication | |
US1775886A (en) | Electron-discharge device | |
US2313886A (en) | Electronic valve device | |
US3111634A (en) | Strip transmission line modulator | |
US2493091A (en) | Frequency modulation system | |
Smith et al. | Conversion of an E− 3 ESR spectrometer to 1‐MHz field modulation | |
CN111399258A (en) | Optical modulator chip, resistance module adjusting method and optical modulator | |
US2166124A (en) | Method of detecting high-frequency oscillations | |
US1993783A (en) | Oscillation generator | |
US2141292A (en) | Radio receiver | |
Salzberg et al. | Recent developments in miniature tubes | |
JP4389344B2 (en) | Analog isolation circuit | |
US3210595A (en) | Infinite impedance amplifier tube of cathode ray tube type | |
US3041543A (en) | Wave detector | |
US20180224487A1 (en) | Signal processor | |
US1886990A (en) | Receiving system | |
KR101164407B1 (en) | Rf device | |
US4190787A (en) | Phosphorus luminescent display tube | |
US2456422A (en) | High-frequency oscillator | |
JP2004004317A (en) | Optical modulator |