Управляемый волоконно-оптический свч-фазовращатель

 

Применение: радиотехника, в частности фазированные антенные решетки, радиолокация и радиосвязь. Сущность: аналоговый волоконно-оптический СВ.Ч-фазовращатель содержит волоконно-оптическую линию задержки 1 и управляемый напряжением эле- MeHf 2. К входу волоконно-оптической линий задержки 1. последовательно подключены управляемый напряжением элемент 2 и первый выход волоконно-оптического У- разветвителя 3, к выходу волоконно-оптической линии задержки Т подключен первый, вход волоконно-оптического Y-сумматора 4, второй вход которого подключен к второму выходу волоконно-оптического Y-разветвителя 3, а управляемый напряжением элемент , выполнен, например, в виде оптического усилителя или оптического аттенюатора . 1 ил. С В

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)з Н 01 Q 3/36

ГОСУДАРСТВЕ ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

@-;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ,"„ "...,,",;: ": яку

К ПАТЕНТУ (21) 4788075/25 (22) 29.01.90 (46) 23,03.93. Бюл. М 11 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) А.А. Блискави цкий (73) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (56) Справочник по радиолокации. Т.2/Под ред. С,Сколника, — М.; Coe. радио., 1977, с.22, Herczfeld P.R., Оагуоиэп А.S. Flber — .

optic feed network for large aperture array

antennas. — Microwave l., 1987, v30, ЛЬ 8, рр.160-166, (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ВОЛОКОННО-ОПТИIECKNA CBЧ-©A3O8PA+ATEflb

ÄÄ5UÄÄ 1804672 АЗ (57) Применение: радиотехника, в частности фазированные антенные решетки, радиолокация и радиосвязь. Сущность: аналоговый волоконно-оптический СВН-фазовращатель содержит волоконно-оптическую линию задержки 1 и управляемый напряжением элемент 2. К входу волоконно-оптической линии задержки 1. последовательно подключены управляемый напряжением элемент 2 и первый выход волоконно-оптического У-. разветвителя 3, к выходу волоконно-оптической линии задержки 1 подключен первый. вход волоконно-оптического Y-сумматора 4. второй вход которого подключен к второму выходу волоконно-оптического У-разветвителя 3, а управляемый напряжением элемент. выполнен, например, в виде оптического усилителя или оптического атил.

1804672

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к фазированным антенным решеткам (ФАР), используемым в радиолокации и радиосвязи.

Цель изобретения — снижение управля- 5 ющих напряжений путем увеличения крутизны зависимости фазового сдвига от управляющего напряжения при одновременном уменьшении массы и габаритов.

На чертеже показан общий вид фазовращателя.

Управляемый волоконно-оптический

СВЧ-фаэовращатель содержит вход 1 и выход 2 оптического сигнала, модулированного СВЧ-сигналом, волоконно-оптическую линию задержки 3 и модулятор света 4. подключенный к электронному блоку управления 5, волоконно-оптический

У-разветвитель 6 и волоконно-оптический

Y-сумматор 7, причем к входу волоконно-on- 20 тической линии задержки 3 последовательно подключены модулятор света 4 и первый выход волоконно-оптического Y-разветвителя 6, к выходу волоконно-оптической линии задержки 3 подключен первый вход 25 волоконно-оптического У-сумматора 7, второй вход которого подключен к второму выходу волоконно-оптического

У-разветвителя 6. Причем модулятор света выполнен амплитудным, например, в виде З0 оптического усилителя или оптического аттенюатора, при этом вход 1 оптического сигнала подключен к входу Y-разветвителя 6, а выход 2 — к выходу Y-сумматора 7.

Действие оптических аттенюаторов мо- З5 жет быть основано как на механическом воздействии на волоконный световод или механическом перемещении элементов аттенюатора, так и изменении оптического сигнала в результате электрооптического, 40 магнитооптического, электрохромного и других оптических эффектах. Например, при установке между коллимирующим и фокусирующим элементами поляризатора, ° жидкокристаллической ячейки и аналиэато- 45 ра легко обеспечивается регулировка ослабления оптического сигнала с помощью напряжения в единицы вольт, прикладываемого к электродам жидкокристаллической ячейки, 50

Оптический усилитель на основе лазерного диода, работающего в предпороговом режиме, помимо сверхминиатюрности обладает малым управляющим напряжением (сотни милливольт) в связи с тем, что его 55 коэффициент усиления сильно зависит от тока накачки (десятки миллиампер), а сопротивление лазерного диода составляет 5-20

Ом, СВЧ-фазовращатель работает следующим образом. На вход 1 оптического сигнала подается промодулированное по интенсивности СВЧ-сигналом оптическое излучение. Если оптическое излучение некогерентно, то интенсивность входного сигнала можно записать в виде 4х(т) = l(1+m cos

e t), где! — амплитуда интенсивности оптического излучения, в — частота СВЧ-огибающей, t — время, m — глубина модуляции.

Далее оптическое излучение, разветвляясь, проходит в одном канале амплитудный модулятор света 4, в результате чего изменяется его интенсивность, . и волоконно-оптическую линию задержки 3, поступая далее на первый вход волоконнооптического Y-сумматора 7, а в другом канале оно непосредственно поступает .. а второй вход Y-сумматора 7. При этом на выходе 2 переменная составляющая оптического сигнала

I QQ)((t) = 0,5m 1(à t + а 3 К + 2 a j а х л Ксоз(в(тзг - ta>)j) сов(в t+

az

sin в т з + K sin в t az

+ arctg ), (1)

cos N t 31 + — К cos co t 3z а1 где К- коэффициент передачи по мощности амплитудного модулятора, t31, тз — время распространения сигнала от точки разветвления до точки суммирования соответственно по первому и второму путям, а1, az — коэффициент потерь оптической мощности на соответствующем пути.

Из выражения (1) видно, что фаза огибающей интенсивности оптического излучения на выходе фазовращателя зависит от коэффициента передачи по мощности К модулятора света.

У

Ж

Если c0t31-"0, втз - 2,Q1=àz =а, то

l»x. (t)-0,5m а!6+ К cos(cut+ arctgK). (2) Если в качестве амплитудного модулятора света используется оптический аттенюатор (0<К<1), то фаза сигнала может изменяться, согласно выражению(2), непрерывно от 0 до л /4, а если используется оптический усилитель (0<К<10з) — то от 0 до л /2. При детектировании огибающей на приемном конце волоконно-оптического канала, в который включен,СВЧ-фазовращатель, будет выделяться СВЧ-сигнал с

1804672

Таким образом, средняя крутизна зависимости фазового сдвига СВЧ-огибающей от управляющего напряжения

Я = —— — — — 0,065 рад/В =

Ли z 0 40 max

=3,7 /B, Составитель А,Блискавицкий

Редактор А.Купрякова Техред М.Моргентал Корректор М.Шэроши

Заказ 1080 Тираж 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 требуемым фэзовым сдвигом. Если коэффициент передачи оптической мощности управляемого напряжением аттенюатора или оптического усилителя прямо пропорционален управляющему напряжению U, то, со- 5 гласно выражению (2), необходимая величина управляемого напряжения U К

tg ф, где р — требуемый фазовый сдвиг, Пример. Рассмотрим управляемый волоконно-оптический СВЧ-фазовращатель 10 при рабочей частоте СВЧ-сигнала f = 500

МГц. Требуемая длина линии задержки 3 вычисляется по формуле I = l1+ Iz - Is. где Iz — длина второго пути после оптического разветвителя, 1з — длина оптического канала 15 модулятора света, 1 = c/4fn (с — скорость света в вакууме, n — показатель преломления сердцевины волоконного световода), при.n = 1,5 I> = 10 см. При столь малой длине волоконно-оптической линии задержки дис- 20 персия сигнала в световоде не играет существен ной роли, поэтому могут использоваться стандартные многомодовые волоконно-оптические компоненты. В .качестве амплитудного модулятора света 25 может использоваться оптический аттенюатор с модулирующей средой на основе нематического жидкого кристалла, чувствительность которого относится к области спектра 0,4 — 1,1 мкм. Управляющее 30 . напряжение от 0 до -12 В соответствует

100 Д ной глубине амплитудной модуляции.

Тогда, в соответствии с выражением (2), без приложения напряжения Ie х = 0,5 a mlcos

et, а при приложении напряжения -12 В 35

Л

levx=0,5 /2а mlcos(m t+ — ). что приблизительно на три порядка лучше, чем у прототипа, Формула изобретения

Управляемый волоконно-оптический

СВЧ-фазовращатель, содержащий вход и выход оптического сигнала, модулированного СВЧ-сигналом, волоконно-оптическую линию задержки и модулятор света, подключенный к электронному блоку управления, отличающийся тем, что, с целью снижения управляющих напряжений путем увеличения крутизны зависимости фазового сдвига от управляющего напряжения при одновременном уменьшении массы и габаритов, он дополнительно содержит волоконно-оптический Y-разветвитель и волоконно-оптический Y-сумматор, причем вход волоконно-оптической линии задержки подключен через модулятор света к первому выходу волоконно-оптического

Y-разветвителя, к выходу волоконно-оптической линии задержки подключен первый вход волоконно-оптического Y-сумматора, второй вход которого подключен к второму выходу волоконно-оптического Y-разветвителя, причем модулятор света выполнен амплитудным, при этом вход оптического сигнала подключен к входу Y-разветвителя, а выход оптического сигнала подключен к выходу У-сумматора.