一种基于三阶例外点的高灵敏电路

摘要

本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种基于三阶例外点的高灵敏电路。本发明的电路模型为具有anti‑PT对称性的电路，包括第一单元、第二单元和第三单元，每个单元由电感、电阻、电容并联构成，第一单元和第二单元、第二单元和第三单元之间通过电阻连接，然后基于三阶例外进行电路参数的配置，从而得到高灵敏电路。本发明通过三个单元之间不同的耦合方式，有线和无线传感器都可以设计，表现出超灵敏的响应和超高分辨率，可根据在异常点上的非厄米简并会产生对外部扰动的非线性响应，来提高灵敏度。

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种基于三阶例外点的高灵敏电路。

背景技术

近几十年来，高灵敏度、高质量因子的传感器由于其广泛的应用，在卫生检验、环境监测等领域受到了广泛的关注。

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。1967年，C.Collins基于电感(L)和电容(C)谐振电路实现了第一个紧凑型无源无线传感器。随着技术的发展，基于无源LC振荡电路的无线传感器越来越受欢迎，可用于测量压力、温度、化学反应等。

奇偶时间(PT)对称系统是一类非厄米哈密顿系统，它在奇偶算子P和时间反转算子T的联合作用下是对称的，由于有趣的基本性质和有前途的应用，它得到了大量的关注。在量子力学、光学、电子电路和磁系统等许多领域中研究了此系统。PT对称非厄米哈密顿量可以表现出全实数的谐波和自发的对称的破缺，伴随着在例外点(EP)的实数与复数同时存在的谐波相变。EP是参数空间中的波谱奇异点，其中两个或更多的特征值及其对应的特征向量被同时合并。在EP附近，本征频率差服从外部扰动的1/N次幂指数关系，其中N是EP的阶数，即有合并的特征值个数为N，此理论在光学和电子电路中通过实验验证。而anti-PT对称系统与PT对称系统的关系为哈密顿量H

发明内容

本发明的目的，是利用EP3(三阶例外)附近的特性设计传感器，即高灵敏电路，主要为：先构建一个具有anti-PT对称性的电路系统模型，然后利用基尔霍夫电流电压定律构建出电路模型的方程，基于三阶例外点，利用盛金公式求解特征值方程，得到电路的参数。

本发明的技术方案是：

一种基于三阶例外点的高灵敏电路，如图1所示，包括第一单元、第二单元和第三单元，其中第一单元由并联的第一电感L

建立电路方程：

定义R＝R

因

aω

其中，a＝-1，b＝ω

aω

其中，a＝-1，b＝3ω

基于三阶例外点对方程求解，具体为：三阶例外点是指三次方程有三重根，表示有三个特征频率重合，首先确定R、C、L

本发明的有益效果为，通过三个单元之间不同的耦合方式，有线和无线传感器都可以设计，表现出超灵敏的响应和超高分辨率，可根据在异常点上的非厄米简并会产生对外部扰动的非线性响应，来提高灵敏度。

附图说明

图1是本发明的电路结构示意图。

图2是实施例中本征值的演化图。

图3是实施例中拟合直线示意图。

图4是实施例中本征频率实部演化图。

图5是实施例中相对误差随电阻变化趋势图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

实施例

本实施例是用于对本发明内容中方案的验证，令R＝20000Ω，C＝47nF，L

考虑到不同电阻大小的系统下的EP3，通过理论发现其随着电阻的增大，EP3点处的相对误差越小，其相对误差随电阻变化趋势如图5。但由于条件ω