350 rub
Journal Achievements of Modern Radioelectronics №5 for 2012 г.
Article in number:
Nonlinear Parametrical Zone Converters Working in Higher Zones of Instability Electromagnetic Oscillations. (Review of Principles of Action, Projects and Application)
Authors:
L.V. Cherkesova
Abstract:
Modern development of land and onboard (on ships, aviation, space, etc.) radio-electronic equipment (REE) in the XXI-st century attracts behind itself necessity of projecting and working out of devices of new generations with new principles of action, with the increased speed and the improved characteristics. However, as is known, often some new is well forgotten old. In equipment of broadcasting, radio communication, radio navigation, a radar-location, radio astronomy, telecommunications, the computer techniques, hydro acoustics, etc., for a long time are applied magnetic nonlinear parametrical zone converters both optical, and radio-frequency ranges. They find application as generators, amplifiers, comparators, modulators-and-demodulators, etc., and also multiplying, differentiating, remembering, etc. devices. A number of qualities inherent in parametrical elements and devices, allows them to compete to semi-conductor schemes successfully. Earlier similar converters which basis is the nonlinear resonator - nonlinear parametrical zone (pazone) system (NPS), functioned in the field of harmonious oscillations - on the basic harmonic (in the first zone of instability), on subharmonics and on various combinational frequencies. Researches of the higher zones of instability, after criticism from academician L.I. Mandelshtam in 30-th years of the XX-th century, until now practically were not spent, since are connected with necessity of bulky calculations. This direction of a radio engineering and radio electronics is forgotten till now very undeservedly, though with development of computer facilities the problem of bulkiness of calculations became quite solved, and many technical possibilities which it could give, have been earlier actually missed. However last researches prove, that practically in all physical systems connected with oscillatory processes, the higher zones of instability of oscillations and ultraharmonious oscillations are observed. Thus actually any physical system which is a basis of radio-electronic techniques, possesses to some extent nonlinearity and dissipativity (that is presence of the losses leading to attenuation of oscillations), and asymmetry (nonentity of parameters of internal elements of system). Therefore research of these factors and working out of radio-electronic devices with the improved characteristics on the basis of NPS, working in the higher zones of instability of electromagnetic oscillations, rather actually also is on an edge of researches of all scientific world. In many cases it is expedient to use nonlinear parametrical zone converters working in the higher zones of instability, as their speed that above, than above the zone in which they function. We will consider principles of work of some developed devices on the basis of NPS. The advantages of the converters executed based on NPS, working in the higher zones of instability it is possible to see in comparison with the similar devices working on subharmonics, combinational frequencies or in the first zone of instability. Offered converters at phase shifts of the channels equal 90°, 120°, 240°, allow increasing the speed accordingly in 147 times, 73 times and 37 times. Thus, even using already existing technologies with ferromagnetics, it is possible to create the ultra fast devices, making ten millions operations a second. Application of modern technologies nanoelectronics, thin flat magnetic films, cylindrical magnetic domains, superlattices, etc., will give the chance to increase speed of transformation in nonlinear parametrical zone system by some usages (from units to hundreds billions operations a second). Described above radio-frequency nonlinear parametrical zone converters working in the higher zones of instability of electromagnetic oscillations, possess a number of advantages (reliability, the low cost price, ability to work in adverse conditions, etc.). In comparison with the similar devices working on subharmonics, combinational frequencies or in the first zone of instability, they have higher speed.
Pages: 28-37
References
  1. Глузман П.Л., Миловаров В.П., Юдин В.В. Устройства на основе управляемых магнитных элементов. М.: Радио и связь. 1986.
  2. Боярченков М.А., Черкашина А.Г. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. М.: Высшая школа. 1976.
  3. Булгаков Б.М., Чередников П.И. Некоторые применения параметрических систем на магнитных элементах в системах автоматики. Киев. 1970. С.72.
  4. Тищенко Н.М. Проектирование магнитных и полупроводниковых элементов автоматики. М.: Энергия. 1970.
  5. Мандельштам Л.И. Полное собрание трудов. Т. 1-5. 1948.
  6. Tang R., Lastri J., Devgan P., Kumar P.Microstructure fibro-based optical parametric amplifier with gain clope of 200 dB/W/km in the telecom range // Electronics letters. 2003. V. 39. № 2. P. 77-78.
  7. Liu X., Osgood R., Vlasov Y., Green M.Mid-infrared optical parametric amplifier using silicon nanophotonic waweguides // Nature Photonics., Nature Materials and Nature Nanotechnology. 2010. Published On-line. P. 557-560.
  8. Wu S., Kapinus V., Blake G. A nanosecond optical parametric generator-amplifier seeded by an external cavity diode laser // Chem. Engineering. California Inst. of Technol., Pasadena, Optical Communication. 2010. Elsevier Scince Publishing Company. Inc.
  9. Kawase K., Imai K., Ito H. Injection seeded Terahertz-wave Parametric Generators // Riken, Hirosawa, 2009. Wako 351-0198, Japan. Ресурс в Интернете: www.ursi.org/Proceeding/ ProcGA02/Papers/P1452.pdf.
  10. Rotermund F., Petrov V. Mercury thiogallate mid-infrared femtosecond optical parametric generator pumped at 1.25 μm by a Cr: forsterite regenerative amplifier // Optics Letters, 2010. V. 25. Issue. 10. P. 746-748.
  11. Ono Sh. Fiber Optical Parametric Amplifier as Optical Signal Processor // Optical Fiber Developments. Publisher: InTech, 2009. Ресурс в Интернете: www.intechopen.com/ .../Fiber-optical-parametric-amplifier-as-optical-signal-processor.pdf.
  12. Горбачёв П.А. Формирование сигналов системой пассивных субгармонических рассеивателей // Радиотехника и электроника. 1995. Т. 40. № 11. С. 1606.
  13. Горбачёв П.А. Нелинейный рассеиватель электромагнитных волн, создающий субгармоники // Радиотехника и электроника. 1999. Т. 44. № 10. С. 1164.
  14. Горбачёв А.А., Ларцов С.В., Тараканков С.П., Чигин Е.П. Калибровка установок нелинейного зондирования // Радиотехника и электроника. 2001. Т. 46.
  15. Ларцов С.В. Зондирующий сигнал для обнаружения параметрических рассеивателей // Радиотехника. 2000. № 5. С. 8.
  16. Панычев С.Н., Губин А.В., Дмитриева Е.Б., Филиппов Д.В. Оценка эффективности параметрического нелинейного радиомаркера на основе резонансного контура с варикапом // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. Т. 4. № 3. С. 25 ? 27.
  17. Булгаков Б.М., Чередников П.И, Степанов В.П. Исследование параметрического усилителя-модулятора // Радиотехника и электроника. 1974. № 8. С. 1674-1680.
  18. Певзнер В.В., Полонников Д.Е. Усилители постоянного тока с управляемыми генераторами. М.: Энергия. 1970.
  19. Булгаков Б.М., Здоровик В.Я., Чередников П.И. Усилитель постоянного тока с параметрическим усилителем-модулятором // Тез. докл. «Новые электронные приборы». Киев: КГУ. 1972. С. 38.
  20. Чередников П.И. Расчёт и проектирование параметрических систем на высших гармониках. Харьков: ХПИ. 1980.
  21. Булгаков Б.М., Глущенко В.П., Здоровик В.Я., Чередников П.И. К вопросу об измерении малых уровней непрерывного излучения в СВЧ- и ИК-диапазонах. Харьков: ХГУ. Радиотехника. 1973. Вып. 24. С. 74-75.
  22. Булгаков Б.М., Быков М.М., Здоровик В.Я., Чередников П.И. Косвенный метод регистрации гигантских импульсов излучения лазеров с пассивным затвором при помощи ферромагнитного трансформатора. Харьков: ХГУ, Радиотехника. 1973. Вып. 24. С. 75-77.
  23. Черкесова Л.В., Подгайко О.И. Моделирование нелинейных параметри­ческих систем. // Изв. вузов. Электромеханика. Новочеркасск. 2006.
  24. Черкесова Л.В. Обзор современного состояния применения нелинейно-параметрических зонных резонаторов в электронной аппаратуре и перспективы их дальнейшего развития в XXI веке // Успехи современной радиоэлектроники. 2009. № 12 С. 5-24.
  25. Боярченков М.А. Магнитные решающие элементы. М.: Сов. радио. 1971.
  26. Еремеев И.С. Магнитные преобразователи информации. М.: Энергия. 1967.
  27. Моносов Я.А. Нелинейный ферромагнитный резонанс. М.: Наука. 1981.
  28. Фельдман Б.Я., Обходов В.А.Магнитный нуль-орган параметрического типа // Магнитные элементы. Труды. Киев: Наукова думка. 1964.
  29. Булгаков Б.М., Чередников П.И. Параметрический модулятор в усилителе следящей системы //Радиотехника. Вып. 19. Харьков: ХГУ. 1971. С. 77-79.
  30. Мизюк Л.Я. Элементы транзисторных схем измерительной аппаратуры для индуктивной электроразведки. Киев: Наукова думка. 1970.
  31. Булгаков Б.М., Чередников П.И. Нуль-индикатор для электронного траектографа на параметрическом модуляторе // Радиотехника. Вып. 19. Харьков: ХГУ. 1971. С. 79-81.
  32. Булгаков Б.М., Чередников П.И, Степанов В.П. Исследование параметрического усилителя-модулятора // Радиотехника и электроника. 1974. № 8. С. 1674-1680.
  33. Булгаков Б.М., Чередников П.И. Параметрический модулятор в усилителе следящей системы // Радиотехника. Вып. 19. Харьков: ХГУ. 1971. С. 77-79.