Оптическое устройство управления фазированной антенной решеткой

 

Изобретение относится к антенной технике . Цель изобретения - уменьшение мощности управления. Устр-во содержит источник 1 одномодового оптического излучения , световоды 2, Y-разветвители З, 12 и 13, устр-во 4 сдвига частоты, амплитудный модулятор 5 и N каналов, каждый из которых состоит из излучателя 6, усилителя 7 радиочастоты , фотодетектора 8, Y-разветвителя 9, корректирующего фазового модулятора 10 и фазового модулятора 11. За счет введения Y-разветвителей 12 и 13, соединенных по двоично-этажной схеме, и амплитудного модулятора 5 света, построенного по интерферрометрической схеме Маха-Цандера, обеспечивается возможность управления каждым эл-том из управляемой группы элтов фазированной антенной решетки (ФАР), а также возможность интегрально-оптической реализации многоканальной схемы управления ФАР при минимальном количестве используемых источников 1 и устр-в 4. Это, в свою очередь, обеспечивает снижение управляющей мощности и упрощает настройку и регулировку схемы. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДА P СТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,72 (21) 4444093/09 (22) 11.04.88 (46) 07.02,91. Бюл. N. 5 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им. М.А.Бонч-Бруевича (72) В.Н.Гончаров, Ю,В.Вайслейб, А.А,Малышев и В.Б,Багликов (53) 621.396.677 (088.8) (56) R.Soref Voltage — Controlled Optical/RF

phase Shifter, l. Of Zlghtwave Technologe, v.Ë Т-3. N. 3, October, 1984, р. 992-996. (54) ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКОЙ (57) Изобретение относится к антенной технике. Цель изобретения — уменьшение мощности управления. Устр-во содержит источник 1 одномодового оптического излучения, световоды 2, У-разветвители 3, 12 и

ЯЛ 1626288 А1

tst)s Н 01 0 3/26, 3/22, 3/30

13, устр-во 4 сдвига частоты, амплитудный модулятор 5 и N каналов, каждый из которых состоит из излучателя 6, усилителя 7 радиочастоты, фотодетектора 8, Y-разветвителя 9, корректирующего фазового модулятора 10 и фазового модулятора 11. За счет введения

Y-разветвителей 12 и 13, соединенных по двоично-этажной схеме, и амплитудного модулятора 5 света, построенного по интерферрометрической схеме Маха-Цандера, обеспечивается возможность управления каждым эл-том из управляемой группы элтов фазированной антенной решетки (ФАР), а также возможность интегрально-оптической реализации многоканальной схемы управления ФАР при минимальном количестве используемых источников 1 и устр-в 4. Это, в свою очередь, обеспечивает снижение управляющей мощности и упрощает настройку и регулировку схемы. 1 ил.

1626288

Изобретение относится к антенной технике, интегральной и волоконной оптике и может быть использовано в активных фаэираванных антенных решетках (ФАР) в качестве устройства управления модульной

ФАР, излучающий элемент которой совмещен с приемопередающим модулем, Цель изобретения — уменьшение мощности управления и упрощение процесса настройки и регулировки схемы управления при управлении группой из N элементов

ФАР путем построения в виде единой интегрально-оптической схемы.

На чертеже представлена структурная схема оптического устройства управления

ФАР.

Оптическое устройство управления

ФАР содержит источник 1 одномодового оптического излучения, световод 2, первый

Y-разветвитель 3, устройство 4 сдвига частоты. амплитудный модулятор 5, N каналов, каждый иэ которых состоит из излучателя 6, усилителя 7 радиочастоты, фотодетектора 8, второго Y-разветвителя 9, корректирующего фазового модулятора 10, фазового модулятора 11, третьи Y-разветвители 12, четвертые Y-разветвители 13, Y-разветвители выполнены на канальных волноводах, расположенных на подложке 14 из электрооптического материала (LINbOg). Для упрощения стыка канального волновода с одномодовым волоконным световодом последний устанавливается в канавке, выполненной на кремниевой подложке 15.

Оптическое устройство управления

ФАР работает следующим образом.

Первый Y-разветвитель 3 обеспечивает разделение оптического излучения по первому и второму выходам, в которые соответственно включены устройство 4 сдвига частоты (УСЧ), реализуемое по схеме однополосного модулятора оптического излучения на канальных волноводах, и амплитудный модулятор (AM) 5 света, построенный по интерферрометрической схеме Маха-Цандера.

УСЧ 4 обеспечивает сдвиг оптической частоты ж), на величинуИ=2л1 при переменных фазовых сдвигах

ЛФ =Ф п сов Qtt) ЛФ =Ф), з!и Qt и указанных значениях постоянных фазовых сдвигов в плечах УСЧ 4.

Для оптических полей на выходах АМ 5 и УСЧ 4 имеем:

Еа = m (!) QCOE (Wr +(bb) + Ра ), сь = -,асов(в +Я1+у, +(рь), А

rye m(t) — коэффициент модуляции амплитуды оптического излучения на выходе АМ 5, обеспечиваемый путем изменения набега фазы в его плечах ЛФм = КЧ, (К вЂ” коэффициент пропорциональности, учитывающий величину используемого электрооптического коэффициента и геометрию канальных волноводов и электродов); д — коэффициент, учитывающий изменение амплитуды входного оптического сигнала

А

Еа =Я COS (й)ьт + +) при сдвиге частоты Е

УСЧ 4, pa и (рь — набеги фазы на выходе АМ

5 и УСЧ 4 соответственно. К выходам УСЧ 4 и АМ 5 подключены волноводные разветвления, каждое иэ которых состоит из (N — 1)

Y-разветвителей 12 и 13, соединенных по двоично-этажной схеме. На выходах волноводного разветвления 12 включено N корректирующих фазовых модуляторов 10, а на выходах полноводного разветвления 13 — N фазовых модуляторов 11, формирующих фазу сигнала управления ФАР.

Оптическое поле на выходах фазовых модуляторов 10 и 11 соответственно имеет вид.

EaI =!Ь т(!)ф!!!Ь(аь!+уЪ+!Ъ +ьЪ-!+В!!(ЧЕ!)), E b I = !Ь I! ф СОВ (ЪЪ! Ь Я + ьь + !bÜ + EЬV" + EEb(VEI)) где а1 и P) — коэффициенты, учитывающие величину потерь, вносимых Y-разветвителями и пересечениями канальных волноводов;

1 — номер канала управления (1=1 N). Сложение оптических полей осуществляется e N вторых Y-разветвителях 9 и далее суммарное оптическое поле поступает через волоконный световод 2 на фотодетектор 8, где в результате детектирования для переменной составляющей V I можно записать:

V I=KaiPirg c0sfQt-hp(V>) +(p, +ф+

+hW») -(Ю +И-)1.

Корректирующие фазовые модуляторы

10 дают воэможность устранить паразитные набеги фазы не только в рассмотренной схеме управления, но и различие в набегах фазы в каждом оптическом волоконном световоде 2, соединяющем схему управления с фотодетектором 8.

При условии компенсации паразитных набегов фазы путем изменения Чк(иэ последней формулы имеет выражение для напряжения на входе усилителя 7, подключенного к излучающему элементу 6

ФАР:

Ч . I = К а) Ду m 2 co s (Q t — Ьр (V (()).

1626288

Составитель А. Немидова

Редактор Н, Тупица Техред М.Моргентал Корректор Н, Король

Заказ 281 Тираж 352 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Таким образом, на входе каждого усилителя 7 формируется переменное напряжеN ние с заданной радиочастотой f =

2л регулируемой фазой Ap(Vp) и амплитудой, Минимальные потери — порядка 0,5 дБ в У-разветвителе достигаются при угловом расхождении сходящихся канальных волноводов 0,8 — 1,2О. Образующиеся в интегрально-оптическом разветвлении (N — 1) пересечения канальных волноводов третьих 12 и четвертых 13 У-разветвителей при угле пересечения больше 8 обладают развязкой более 35 дБ, что говорит о весьма низком уровне переходных помех между волноводными разветвлениями.

Таким образом, за счет введения третьих и четвертых Y-разветвителей и амплитудного модулятора обеспечивается воэможность управления каждым элементом из управляемой группы элементов

ФАР, а также возможность интегрально-оптической реализации многоканальной схемы управления ФАР при минимальном количестве используемых источников оптического излучения и устройств сдвига частоты, что обеспечивает, в свою очередь, снижение управляющей мощности и упрощает настройку и регулировку схемы.

Формула изобретения

Оптическое устройство управления фазированной антенной решеткой, содержащее источник одномодового оптического излучения, выход ксторого через све-овод соединен с входом первого, Y-разветвителя, первый выход которого соединен с входом устройства сдвига частоты, N каналов, 5 каждый из которых состоит из последовательно соединенных излучателя, усилителя радиочастоты и фотодетектора, вход которого через световод подключен к выходу второго Y-разветвителя, первый вход кото10 рого подключен к выходу корректирующего фазового модулятора, а второй — к выходу фазового модулятора, при этом Y-разветви-тели выполнены на канальных волноводах, расположенных на подложке из электрооп15 тического материала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения мощности управления, введены амплитудный модулятор, вход которого подключен к второму выходу первого Y-разветвителя, N — 1 третьи

20 и N — 1 четвертые Y-разветвители, соединенные по двоично-этажной схеме соответственно, при этом вход первого из третьих

Y-разветвителей и вход первого из четвертых Y-разветвителей подключены свответ25 ственно к выходу устройства сдвига частоты и к выходу амплитудного модулятора, первый и второй выходы соответствующих третьих Y-разветвителей соединены с входами соответствующих корректирующих

30 фазовых модуляторов соответственно, первый и второй выходы соответствующих четвертых Y-разветвителей соединены с входами соответствующих фазовых модуляторов.