RU2716283C2 - Method for controlling microwave signal delay and delay line realizing it - Google Patents

Method for controlling microwave signal delay and delay line realizing it Download PDF

Info

Publication number
RU2716283C2
RU2716283C2 RU2019122982A RU2019122982A RU2716283C2 RU 2716283 C2 RU2716283 C2 RU 2716283C2 RU 2019122982 A RU2019122982 A RU 2019122982A RU 2019122982 A RU2019122982 A RU 2019122982A RU 2716283 C2 RU2716283 C2 RU 2716283C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
delay
signal
optical fiber
array
Prior art date
Application number
RU2019122982A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019122982A (en
RU2019122982A3 (en
Inventor
Алексей Сергеевич Подстригаев
Алина Андреевна Галичина
Александр Сергеевич Лукиянов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" (АО "НИИ "Вектор")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" (АО "НИИ "Вектор") filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" (АО "НИИ "Вектор")
Priority to RU2019122982A priority Critical patent/RU2716283C2/en
Publication of RU2019122982A publication Critical patent/RU2019122982A/en
Publication of RU2019122982A3 publication Critical patent/RU2019122982A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2716283C2 publication Critical patent/RU2716283C2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P9/00—Delay lines of the waveguide type

Abstract

FIELD: radio equipment.SUBSTANCE: group of inventions relates to radio engineering and can be used to delay microwave signal in beam-forming devices of antenna arrays. Group of inventions is a method of controlling delay of a microwave signal in a fiber-optic delay line, in which a signal is repeatedly converted in series from the microwave range to optical, passes it through a switched section of optical fiber and is converted back into the microwave range, and a microwave signal delay line containing N non-multiple lengths of optical fiber, optoelectronic converters, an optical splitter, electronic switches and a control device.EFFECT: technical result consists in improvement of reliability of controlled delay line with reduction of lower bound of range of change of delay and discreteness of its change.2 cl, 1 dwg

Description

Группа изобретений относится к радиотехнике и может быть использована для задержки СВЧ-сигнала в диаграммообразующих устройствах антенных решеток.The group of inventions relates to radio engineering and can be used to delay the microwave signal in beam-forming devices of antenna arrays.

Для задержки СВЧ-сигнала используются устройства на основе СВЧ-кабеля и полосковых линий. Однако при обеспечении длительного времени задержки кабельные линии задержки имеют значительные массу и габаритные размеры, а полосковые – значительное затухание.To delay the microwave signal, devices based on the microwave cable and strip lines are used. However, while ensuring a long delay time, the cable delay lines have a significant mass and overall dimensions, and strip lines have a significant attenuation.

Также для задержки СВЧ-сигнала используются устройства цифровой радиочастотной памяти (DRFM). В таком устройстве сигнал оцифровывается, в цифровом виде вносится задержка и выполняется цифроаналоговое преобразование сигнала в исходный диапазон частот. Для понижения частоты цифровой обработки на входе и выходе устройства DRFM могут использоваться преобразователи частоты. Однако, устройства DRFM имеют высокое минимально вносимое время задержки, необходимое для обработки сигнала, а также высокое энергопотребление, высокий уровень паразитных шумов и уязвимость к воздействию электромагнитных помех.Also, digital radio frequency memory (DRFM) devices are used to delay the microwave signal. In such a device, the signal is digitized, a digital delay is introduced, and digital-to-analog conversion of the signal to the original frequency range is performed. Frequency converters can be used to lower the frequency of digital processing at the input and output of a DRFM device. However, DRFM devices have a high minimum insertion delay time required for signal processing, as well as high power consumption, high spurious noise and vulnerability to electromagnetic interference.

Поэтому для задержки СВЧ-сигнала также используются оптические линии задержки, которые по сравнению с кабельными линиями задержки при длительном времени задержки имеют малый вес и габариты. При этом для переноса сигнала из СВЧ-диапазона в оптический диапазон на входе оптической линии задержки используется электрооптический преобразователь, а для обратного переноса на выходе устанавливается оптоэлектронный преобразователь. Преобразователи имеют соответствующие частотные исполнения.Therefore, to delay the microwave signal, optical delay lines are also used, which, compared to cable delay lines, have a long weight and small dimensions for long delay times. In this case, an electro-optical converter is used to transfer the signal from the microwave range to the optical range at the input of the optical delay line, and an optoelectronic converter is installed for the reverse transfer at the output. The converters have the corresponding frequency versions.

Известна оптическая управляемая линия задержки по патенту РФ на изобретение № 2016129874 от 21.07.2016, выполненная в виде намотанного на катушку световода из оптического волокна, изменением температуры которого осуществляется регулирование времени распространения в нем оптического сигнала. Катушка при этом размещена внутри герметичной тепловой трубы с рабочей жидкостью. Для управления температурой катушки оптического волокна используется электронная система терморегулирования с нагревательными элементами в виде плат Пельтье. Недостатками устройства являются значительные масса и габаритные размеры. Другим недостатком является высокая инерционность регулирования времени задержки, связанная с необходимостью изменения температуры и подвода рабочей жидкости к линии задержки.Known optical controlled delay line according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2016129874 dated 07/21/2016, made in the form of an optical fiber wound on a coil of optical fiber, the temperature of which controls the propagation time of the optical signal in it. The coil is placed inside a sealed heat pipe with a working fluid. To control the temperature of the optical fiber coil, an electronic temperature control system with heating elements in the form of Peltier boards is used. The disadvantages of the device are significant weight and overall dimensions. Another disadvantage is the high inertia of regulating the delay time associated with the need to change the temperature and supply the working fluid to the delay line.

Известна линия задержки (международный патент на изобретение WO2013178847 Sampled delay line от 31.05.2012), в которой для уменьшения массы и габаритных размеров используется многосердцевинное оптическое волокно. В нем входной сигнал поступает одновременно во все сердцевины и на выходе оптического волокна в различных сердцевинах приобретает различную задержку. Различные сердцевины имеют различный групповой показатель преломления мод и, соответственно, различную величину групповой задержки. Недостатком являются большие габариты используемых отрезков волокна для возможности регулирования задержки.Known delay line (international patent for the invention WO2013178847 Sampled delay line from 05/31/2012), in which a multi-core optical fiber is used to reduce weight and overall dimensions. In it, the input signal enters simultaneously into all the cores and acquires a different delay at the output of the optical fiber in different cores. Different cores have different group mode refractive index and, accordingly, different group delay values. The disadvantage is the large dimensions of the used fiber segments for the possibility of regulating the delay.

Линия задержки, реализуемая в патенте US005109449A Variable Optical Fiber Delay Line от 25.01.1991, содержит оптический передатчик, первичное волокно, оптический разветвитель, N штук вторичных волокон различной длины, N штук фотодиодов, схему управления фотодиодами, СВЧ волновод и СВЧ усилитель. В зависимости от величины требуемой задержки сигнал на выход поступает с соответствующего фотодиода. При этом остальные фотодиоды находятся в неактивном состоянии. Значительными недостатками данной реализации являются габариты (требуется реализовать N штук схем управления фотодиодами), а также ограниченное значение величин вносимых задержек в связи с ограниченным количеством используемых вторичных волокон.The delay line implemented in the patent US005109449A Variable Optical Fiber Delay Line dated 01.25.1991 contains an optical transmitter, a primary fiber, an optical splitter, N pieces of secondary fibers of different lengths, N pieces of photodiodes, a photodiode control circuit, a microwave waveguide and a microwave amplifier. Depending on the magnitude of the required delay, the output signal comes from the corresponding photodiode. In this case, the remaining photodiodes are inactive. Significant disadvantages of this implementation are the dimensions (it is required to implement N pieces of photodiode control circuits), as well as the limited value of the introduced delays due to the limited number of secondary fibers used.

Наиболее близким по реализации устройством, которое можно принять за прототип, является линия задержки на многосердцевинном оптическом волокне по патенту РФ на изобретение № 2626045 от 20.06.2016. Устройство в каждый момент времени вносит задержку проходящего через нее сигнала из заданного диапазона дискретных задержек: 0, τ0, 2τ0…Nτ0, где τ0 – величина дискрета. Оптический сигнал, поступающий на вход, при одном из положений входного оптического переключателя вводится в канал, который представляет собой односердцевинное оптическое волокно малой длины и вносит пренебрежимо малую (нулевую) задержку. В другом положении входного переключателя сигнал вводится в односердцевинное оптическое волокно, после которого сигнал попадает в сердцевину многосердцевинного оптического волокна. Пройдя по сердцевине многосердцевинного оптического волокна, сигнал получает задержку τ0 = Lng/c, где L – длина многосердцевинного волокна, ng – показатель преломления сердцевины многосердцевинного волокна, с – скорость света в вакууме. С помощью трехпортового оптического переключателя сигнал может быть подан либо на выход линии задержки (через короткое односердцевинное оптическое волокно), либо в следующую сердцевину многосердцевинного оптического волокна (также через односердцевинное оптическое волокно). После прохождения второй сердцевины многосердцевинного оптического волокна, сигнал приобретает задержку 2τ0, и с помощью трехпортового оптического переключателя может быть подан либо на выход линии задержки, либо в третью сердцевину многосердцевинного оптического волокна. Аналогично могут быть получены задержки сигнала на время 3τ0, 4τ0, 5τ0, 6τ0…Nτ0. Величина N равняется количеству используемых сердцевин волокна. На выходе линии задержки различные каналы объединяются с помощью оптического коммутатора, так что выходом переключаемой линии задержки является одно односердцевинное оптическое волокно. Все переключатели представляют собой трехпортовые оптические микроэлектромеханические переключатели (далее – MEMS-переключатели). The closest to the implementation of the device, which can be taken as a prototype, is a delay line on a multi-core optical fiber according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2626045 of 06/20/2016. The device at each moment of time introduces a delay of the signal passing through it from a given range of discrete delays: 0, τ 0 , 2τ 0 ... Nτ 0 , where τ 0 is the discrete value. An optical signal supplied to the input, at one of the positions of the input optical switch, is introduced into the channel, which is a single-core optical fiber of short length and introduces a negligible (zero) delay. In the other position of the input switch, the signal is input into the single core optical fiber, after which the signal enters the core of the multi core optical fiber. After passing through the core of the multicore optical fiber, the signal receives a delay τ 0 = Ln g / c, where L is the length of the multicore fiber, n g is the refractive index of the core of the multicore fiber, and c is the speed of light in vacuum. Using a three-port optical switch, the signal can be applied either to the output of the delay line (via a short single-core optical fiber) or to the next core of a multi-core optical fiber (also via a single-core optical fiber). After passing through the second core of the multi-core optical fiber, the signal acquires a delay of 2τ 0 , and using a three-port optical switch can be applied either to the output of the delay line or to the third core of the multi-core optical fiber. Similarly, signal delays for the time 3τ 0 , 4τ 0 , 5τ 0 , 6τ 0 ... Nτ 0 can be obtained. The value of N is equal to the number of fiber cores used. At the output of the delay line, the various channels are combined using an optical switch, so that the output of the switched delay line is one single core optical fiber. All switches are three-port optical microelectromechanical switches (hereinafter - MEMS switches).

Недостаток прототипа заключается в необходимости использования оптических переключателей.The disadvantage of the prototype is the need to use optical switches.

Так, при использовании оптических MEMS-переключателей, выбранных в качестве примера для реализации прототипа, время коммутации составляет приблизительно от 0,5 до 1 мс [1]. Соответственно, при регулировании задержки СВЧ-сигнала прототип не сможет обеспечивать дискретность задержки менее времени коммутации. Нижняя граница диапазона изменения задержки также не может быть менее времени коммутации.So, when using optical MEMS switches, selected as an example for the implementation of the prototype, the switching time is approximately from 0.5 to 1 ms [1]. Accordingly, when adjusting the delay of the microwave signal, the prototype will not be able to provide discreteness of the delay less than the switching time. The lower limit of the delay variation range also cannot be less than the switching time.

Для коммутации оптического сигнала возможно также использование переключателей на основе твердотельных кристаллов, время коммутации которых – приблизительно до 300 нс [2]. Но такие переключатели имеют более высокую стоимость, что не позволяет их использовать при большом количестве переключателей.For switching an optical signal, it is also possible to use switches based on solid-state crystals, the switching time of which is up to approximately 300 ns [2]. But such switches have a higher cost, which does not allow them to be used with a large number of switches.

Другой недостаток заключается в необходимости использования большого количества переключателей, которое равно количеству сердцевин в многосердцевинном оптическом волокне. При расширении диапазона формируемых задержек количество сердцевин, а, соответственно, и переключателей, возрастает. Это снижает надежность линии задержки.Another disadvantage is the need to use a large number of switches, which is equal to the number of cores in the multi-core optical fiber. With the expansion of the range of generated delays, the number of cores, and, accordingly, switches, increases. This reduces the reliability of the delay line.

Целью изобретения является обеспечение возможности регулирования величины задержки СВЧ-сигнала при обеспечении малых массы и габаритных размеров, уменьшении общего количества переключателей и без использования оптических переключателей.The aim of the invention is to provide the ability to control the magnitude of the delay of the microwave signal while ensuring small mass and overall dimensions, reducing the total number of switches and without the use of optical switches.

Технический результат заключается в повышении надежности регулируемой линии задержки при уменьшении нижней границы диапазона изменения задержки и дискретности ее изменения.The technical result consists in increasing the reliability of the adjustable delay line while reducing the lower boundary of the delay variation range and the discreteness of its change.

Указанные цель и технический результат достигаются тем, что в линии задержки, содержащей массив из коммутируемых отрезков оптического волокна некратной длины, дополнительно содержатся последовательно соединенные входной коммутатор, электрооптический преобразователь, оптический разветвитель размерностью 1хN, массив из N отрезков оптического волокна, массив из N оптоэлектронных преобразователей, коммутатор размерностью Nx1 и выходной коммутатор, первый выход которого является выходом линии задержки, а второй выход соединен со вторым входом входного коммутатора, а также содержится устройство управления, выходы которого соединены со входами управления коммутаторов, причем выходы оптического разветвителя соединены с соответствующими входами массива из N отрезков оптического волокна, выходы массива из N отрезков оптического волокна соединены с соответствующими входами массива из N оптоэлектронных преобразователей, а выходы массива из N оптоэлектронных преобразователей соединены с соответствующими входами коммутатора размерностью Nx1.The indicated goal and technical result are achieved by the fact that the delay line, which contains an array of switched segments of optical fiber of multiple lengths, additionally contains a series-connected input switch, an electro-optical converter, an optical splitter of 1xN dimension, an array of N segments of optical fiber, an array of N optoelectronic converters , a switch of dimension Nx1 and an output switch, the first output of which is the output of the delay line, and the second output is connected to the second input the input switch house, and also contains a control device, the outputs of which are connected to the control inputs of the switches, the outputs of the optical splitter connected to the corresponding inputs of the array of N segments of optical fiber, the outputs of the array of N segments of the optical fiber connected to the corresponding inputs of the array of N optoelectronic converters, and the array outputs from N optoelectronic converters are connected to the corresponding inputs of the switch of dimension Nx1.

На фигуре 1 представлена структурная схема линии задержки СВЧ-сигнала с возможностью регулирования времени задержки.The figure 1 presents a structural diagram of a delay line of a microwave signal with the ability to control the delay time.

Сущность изобретения поясняется на примере линии задержки, которая содержит: 1 – входной коммутатор; 2 – электрооптический преобразователь; 3 – оптический разветвитель размерностью 1хN; 4 – массив из N отрезков оптического волокна некратной длины; 5 – массив из N оптоэлектронных преобразователей; 6 – коммутатор размерностью Nx1; 7 – выходной коммутатор; 8 – устройство управления. The invention is illustrated by the example of a delay line, which contains: 1 - input switch; 2 - electro-optical converter; 3 - optical splitter dimension 1xN; 4 - an array of N segments of optical fiber of multiple lengths; 5 - an array of N optoelectronic converters; 6 - switch with dimension Nx1; 7 - output switch; 8 - control device.

Линия задержки СВЧ-сигнала работает следующим образом. Входной СВЧ-сигнал попадает на вход 1а входного коммутатора 1 (вход устройства), который по команде устройства управления 8, поступающей на вход 1d, передаёт сигнал с выхода 1с на вход 2a электрооптического преобразователя 2. Электрооптический преобразователь 2 осуществляет перенос сигнала, поступающего на вход 2a, в оптический диапазон и передает его на выход 2b, который связан с входом 3a оптического разветвителя 3 размерностью 1xN. C выходов 31…3N оптического разветвителя 3 сигналы попадают на соответствующие входы 411…41N отрезков оптического волокна 4 некратной длины. Благодаря этому каждый отрезок обеспечивает разную задержку. С выходов 421…42N отрезков оптического волокна 4 сигналы попадают на соответствующие входы 511…51N массива оптоэлектронных преобразователей 5, которые переносят сигналы из оптического диапазона обратно в СВЧ-диапазон. Выходы 521…52N оптоэлектронных преобразователей соединены с соответствующими входами 61…6N СВЧ-коммутатора 6 размерностью Nx1, который передает сигнал с одного из входов на выход 6а. Выбор входа и управление коммутатором 6 по входу 6b осуществляет управляющее устройство 8. C выхода 6a коммутатора 6 сигнал поступает на вход 7а коммутатора 7, который передает сигнал либо на выход 7c, который является выходом устройства, либо на выход 7b, с которого сигнал снова поступает на входной коммутатор 1 (на вход 1b). Управление коммутатором 7 также осуществляет устройство управления 8 через вход 7d. Величина задержки τ, на которую требуется задержать сигнал, поступает на вход 8d устройства управления 8. Для обеспечения этой задержки устройство управления 8 выполняет управление коммутаторами 1, 6, 7 через выходы 8a, 8b и 8c соответственно. Таким образом, сигнал проходит через блоки 1-7 то количество раз, которое требуется для обеспечения необходимой задержки τ. Величина задержки ti, которую вносит каждый отрезок волокна, определяется по формуле ti = ng⋅Li/c, где ng – показатель преломления сердцевины оптического волокна, Li – длина i-ого отрезка оптического волокна, с – скорость света в вакууме. Сложение на выходе устройства различных комбинаций ti позволяет получать различные итоговые величины задержек. The delay line of the microwave signal operates as follows. The input microwave signal reaches the input 1 and the input switch 1 (input unit) which on command control unit 8, arriving at the input 1 d, transmits a signal output from the input 1 with a 2 electrooptical converter 2. electrooptical converter 2 performs the signal transfer entering input 2 a into the optical range and passes it to output 2 b , which is connected to input 3 a of the optical splitter 3 of dimension 1xN. From the outputs 3 1 ... 3 N of the optical splitter 3, the signals go to the corresponding inputs 4 11 ... 4 1N segments of the optical fiber 4 of multiple lengths. Due to this, each segment provides a different delay. From the outputs 4 21 ... 4 2N segments of the optical fiber 4, the signals go to the corresponding inputs 5 11 ... 5 1N of the array of optoelectronic converters 5, which transfer the signals from the optical range back to the microwave range. The outputs 5 21 ... 5 2N of the optoelectronic converters are connected to the corresponding inputs 6 1 ... 6 N of the microwave switch 6 of dimension Nx1, which transmits a signal from one of the inputs to the output of 6 a . The input 6 is selected and controlled by input 6 through input 6 b by the control device 8. From output 6 a of switch 6, the signal goes to input 7 a of switch 7, which transmits the signal either to output 7 c , which is the output of the device, or to output 7 b , from which the signal again enters the input switch 1 (input 1 b ). The switch 7 is also controlled by the control device 8 through the input 7 d . The value of the delay τ, by which it is necessary to delay the signal, is fed to the input 8 d of the control device 8. To ensure this delay, the control device 8 controls the switches 1, 6, 7 through outputs 8 a , 8 b, and 8 c, respectively. Thus, the signal passes through blocks 1-7 the number of times that is required to provide the necessary delay τ. The delay t i introduced by each fiber segment is determined by the formula t i = n g ⋅ L i / c, where n g is the refractive index of the core of the optical fiber, L i is the length of the i-th segment of the optical fiber, and s is the speed of light in a vacuum. The addition at the output of the device of various combinations of t i allows you to get different total delay values.

Для компенсации затухания, вносимого при преобразованиях сигнала из оптического диапазона в СВЧ-диапазон и обратно, используют усилители оптического и/или СВЧ-диапазона, устанавливаемые в соответствующие по частоте части тракта.To compensate for the attenuation introduced during the conversion of the signal from the optical range to the microwave range and vice versa, optical and / or microwave amplifiers are used, which are installed in the corresponding frequency parts of the path.

Коммутаторы 1, 6, 7 могут быть выполнены в виде монтируемых на плату микросхем электронных коммутаторов со временем коммутации, не превышающим время прохождения сигнала через блоки 1-7. Электрооптический преобразователь 2 может быть выполнен либо в виде диода в коаксиальном корпусе для монтажа на печатную плату, который обеспечивает достаточную полосу прямой модуляции входным сигналом, либо связкой лазерного диода и электрооптического модулятора в случае невозможности применения прямой модуляции оптического излучения СВЧ-сигналом. Управление рабочей точкой модулятора и термостабилизацией лазера может обеспечивать устройство управления 8 или другое устройство управления (на фиг. 1 не показано). Оптический разветвитель 3 может быть выполнен по планарной или сплавной технологии и должен обеспечивать наименьшее вносимое затухание оптического сигнала и равномерное разветвление входного оптического сигнала на все выходы. Количество выходных каналов определяется величиной массива отрезков оптического волокна 4, которые целесообразно выполнить в виде отрезков одномодовых волокон в защитном покрытии. Каждый отрезок оптического волокна может быть зафиксирован клеем, установкой в корпус с отдельной катушкой, намоткой на стойки печатной платы или другим способом. Для обеспечения наименьшей дискретности задержки, необходимо использовать малые длины отрезков волокна. В то же время для снижения количества переключений коммутаторов необходимо использовать хотя бы один длинный отрезок волокна. Итоговые длины отрезков определяются требуемым интервалом задержек и дискретностью переключения величины задержки. Оптоэлектронный преобразователь из состава массива 5 может быть выполнен в виде монтируемого на печатную плату pin-фотодиода или лавинного фотодиода и может содержать последовательно включенный электрический усилитель. Устройство управления 8 может быть выполнено на основе микроконтроллера, способного формировать сигналы управления с частотой, определяемой временем, необходимым для переключения коммутаторов, и диапазоном вносимых задержек. Величина задержки, которую должно обеспечить устройство, может задаваться по внешнему сигналу управления или генерироваться микроконтроллером по заданному алгоритму. Switches 1, 6, 7 can be made in the form of electronic switches mounted on a circuit board with electronic switching time, not exceeding the signal transit time through blocks 1-7. The electro-optical converter 2 can be made either in the form of a diode in a coaxial housing for mounting on a printed circuit board, which provides a sufficient direct modulation bandwidth with an input signal, or a bundle of a laser diode and an electro-optical modulator in case it is impossible to use direct modulation of optical radiation with a microwave signal. Control of the operating point of the modulator and thermal stabilization of the laser can be provided by a control device 8 or another control device (not shown in Fig. 1). The optical splitter 3 can be performed according to planar or alloy technology and should provide the smallest insertion attenuation of the optical signal and uniform branching of the input optical signal to all outputs. The number of output channels is determined by the size of the array of segments of the optical fiber 4, which it is advisable to perform in the form of segments of single-mode fibers in a protective coating. Each segment of the optical fiber can be fixed with glue, installed in a housing with a separate coil, wound on the racks of the printed circuit board or in another way. To ensure the smallest discreteness of the delay, it is necessary to use small lengths of fiber segments. At the same time, to reduce the number of switch operations, at least one long length of fiber must be used. The total lengths of the segments are determined by the required delay interval and the discreteness of switching the delay value. The optoelectronic converter from the array 5 can be made in the form of a pin-photodiode or an avalanche photodiode mounted on a printed circuit board and may contain a series-connected electric amplifier. The control device 8 can be performed on the basis of a microcontroller capable of generating control signals with a frequency determined by the time required for switching the switches and the range of introduced delays. The amount of delay that the device must provide can be set by an external control signal or generated by a microcontroller according to a predetermined algorithm.

Электрооптический преобразователь 2, оптический разветвитель 3, массив отрезков оптического волокна 4 и массив оптоэлектронных преобразователей 5 должны быть согласованы по рабочим длине волны и мощности. Входящий в состав оптоэлектронного преобразователя усилитель должен компенсировать затухание, вносимое оптическими компонентами 2-5 и коммутаторами 1, 6, 7, а также обладать системой автоматической регулировки усиления (АРУ) для защиты коммутаторов 1, 6, 7 и электрооптического преобразователя 2. При невозможности компенсировать затухание усилителем оптоэлектронного преобразователя 5 необходимо использовать СВЧ-усилители с необходимым коэффициентом усиления и системой АРУ. Либо оптический усилитель с необходимым коэффициентом усиления, достаточным, чтобы компенсировать внесённое затухание и не перегрузить оптоэлектронные преобразователи 5. СВЧ-усилитель может быть расположен между входным коммутатором 1 и электрооптическим преобразователем 2, между оптоэлектронными преобразователями 5 и выходным коммутатором 6 (потребуется N штук СВЧ-усилителей), между выходными коммутаторами 6 и 7 или между выходным коммутатором 7 и входным коммутатором 1. СВЧ-усилители могут представлять собой микросхемы для монтажа на печатную плату. Оптический усилитель может располагаться между электрооптическим преобразователем 2 и оптическим разветвителем 3, между оптическим разветвителем 3 и массивом отрезков оптического волокна 4 (потребуется N штук оптических усилителей) или между массивом отрезков оптического волокна 4 и оптоэлектронными преобразователями 5 (потребуется N штук оптических усилителей). Оптический усилитель также может быть выполнен либо в виде отдельного модуля, либо в виде микросхемы для монтажа на печатную плату.The electro-optical converter 2, the optical splitter 3, the array of segments of the optical fiber 4 and the array of optoelectronic converters 5 must be matched according to the operating wavelength and power. The amplifier included in the optoelectronic converter must compensate for the attenuation introduced by the optical components 2-5 and switches 1, 6, 7, and also have an automatic gain control (AGC) system to protect the switches 1, 6, 7 and electro-optical converter 2. If it is impossible to compensate attenuation by the amplifier of the optoelectronic converter 5, it is necessary to use microwave amplifiers with the necessary gain and AGC system. Or an optical amplifier with the necessary gain sufficient to compensate for the introduced attenuation and not to overload the optoelectronic converters 5. The microwave amplifier can be located between the input switch 1 and the electro-optical converter 2, between the optoelectronic converters 5 and the output switch 6 (N pieces of microwave amplifiers), between the output switches 6 and 7, or between the output switch 7 and the input switch 1. The microwave amplifiers can be microchips for mounting on p circuit board. An optical amplifier can be located between the electro-optical converter 2 and the optical splitter 3, between the optical splitter 3 and the array of segments of the optical fiber 4 (N pieces of optical amplifiers are required) or between the array of segments of the optical fiber 4 and the optoelectronic converters 5 (it will take N pieces of optical amplifiers). An optical amplifier can also be made either as a separate module or as a microcircuit for mounting on a printed circuit board.

Таким образом, оптическая управляемая линия задержки СВЧ-сигнала может быть выполнена в виде единой печатной платы с элементами и набором отрезков оптического волокна некратной длины в защитном покрытии. Thus, the optical controlled delay line of the microwave signal can be made in the form of a single printed circuit board with elements and a set of pieces of optical fiber of non-multiple lengths in the protective coating.

Список литературыList of references

1. MEMS-переключатели фирмы Thorlabs1. Thorlabs MEMS Switches

(https://www.thorlabs.de/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=1553) (https://www.thorlabs.de/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=1553)

2. Оптические переключатели фирмы Agiltron2. Agiltron Optical Switches

(https://agiltron.com/category/fiber-optic-switches/nanospeed-fiber-optical-switches/)(https://agiltron.com/category/fiber-optic-switches/nanospeed-fiber-optical-switches/)

3. Коммутатор фирмы Analog Devices 3. Analog Devices Switch

(https://www.analog.com/en/products/hmc347alp3e.html)(https://www.analog.com/en/products/hmc347alp3e.html)

Claims (2)

1. Способ регулирования задержки СВЧ-сигнала в оптоволоконной линии задержки, содержащей не менее двух отрезков оптического волокна с возможностью их коммутации, отличающийся тем, что многократно, но не менее двух раз, повторяют следующую последовательность действий: преобразуют сигнал из СВЧ-диапазона в оптический; пропускают сигнал через один из коммутируемых отрезков оптического волокна из массива оптических волокон некратной длины; преобразуют сигнал из оптического диапазона в СВЧ-диапазон.1. The method of controlling the delay of the microwave signal in the fiber optic delay line containing at least two segments of the optical fiber with the possibility of their switching, characterized in that repeatedly, but not less than two times, repeat the following sequence of actions: convert the signal from the microwave range to optical ; passing the signal through one of the switched segments of the optical fiber from an array of optical fibers of multiple lengths; convert the signal from the optical range to the microwave range. 2. Линия задержки СВЧ-сигнала, содержащая массив из коммутируемых отрезков оптического волокна, отличающаяся тем, что последовательно соединены входной коммутатор, электрооптический преобразователь, оптический разветвитель размерностью 1хN, массив из N отрезков оптического волокна, массив из N оптоэлектронных преобразователей, коммутатор размерностью Nx1 и выходной коммутатор, первый выход которого является выходом линии задержки, а второй выход соединен со вторым входом входного коммутатора, а также содержится устройство управления, выходы которого соединены со входами управления коммутаторов, причем выходы оптического разветвителя соединены с соответствующими входами массива из N отрезков оптического волокна, выходы массива из N отрезков оптического волокна соединены с соответствующими входами массива из N оптоэлектронных преобразователей, а выходы массива из N оптоэлектронных преобразователей соединены с соответствующими входами коммутатора размерностью Nx1.2. The delay line of the microwave signal containing an array of switched segments of optical fiber, characterized in that the input switch, an electro-optical converter, an optical splitter of 1xN dimension, an array of N segments of optical fiber, an array of N optoelectronic converters, a switch of dimension Nx1 and output switch, the first output of which is the output of the delay line, and the second output is connected to the second input of the input switch, and also contains a control device, you the passages of which are connected to the control inputs of the switches, the outputs of the optical splitter connected to the corresponding inputs of the array of N segments of optical fiber, the outputs of the array of N segments of optical fiber connected to the corresponding inputs of the array of N optoelectronic converters, and the outputs of the array of N optoelectronic converters the inputs of the switch dimension Nx1.
RU2019122982A 2019-07-19 2019-07-19 Method for controlling microwave signal delay and delay line realizing it RU2716283C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122982A RU2716283C2 (en) 2019-07-19 2019-07-19 Method for controlling microwave signal delay and delay line realizing it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122982A RU2716283C2 (en) 2019-07-19 2019-07-19 Method for controlling microwave signal delay and delay line realizing it

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019122982A RU2019122982A (en) 2019-11-18
RU2019122982A3 RU2019122982A3 (en) 2019-12-18
RU2716283C2 true RU2716283C2 (en) 2020-03-11

Family

ID=68579374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019122982A RU2716283C2 (en) 2019-07-19 2019-07-19 Method for controlling microwave signal delay and delay line realizing it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2716283C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2262183C1 (en) * 2003-12-16 2005-10-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" Pulse amplifier of uhf power
RU2307469C1 (en) * 2005-12-19 2007-09-27 Военная академия связи Reserving method for synchronous fiber-optic communication network with spectral packing systems
EA014088B1 (en) * 2008-10-09 2010-08-30 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Новосибирский Государственный Университет" (Нгу) Device for amplifying an optical signal

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2262183C1 (en) * 2003-12-16 2005-10-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" Pulse amplifier of uhf power
RU2307469C1 (en) * 2005-12-19 2007-09-27 Военная академия связи Reserving method for synchronous fiber-optic communication network with spectral packing systems
EA014088B1 (en) * 2008-10-09 2010-08-30 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Новосибирский Государственный Университет" (Нгу) Device for amplifying an optical signal

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
/AO.54.000F35. *
John F. Diehl et al., Microwave photonic delay line signal processing, Applied Optics vol.54, No.31, 1.11.2015 *
John F. Diehl et al., Microwave photonic delay line signal processing, Applied Optics vol.54, No.31, 1.11.2015 DOI 10.1364/AO.54.000F35 *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019122982A (en) 2019-11-18
RU2019122982A3 (en) 2019-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4671605A (en) Length dependent, optical time delay/filter device for electrical signals
WO2021128666A1 (en) Integrated microwave photon transceiving front-end for phased array system
US6320539B1 (en) Fiber-optic, wideband array antenna beamformer
EP3064956B1 (en) Fully optically controlled phased array radar transmitter
Molony et al. Fiber Bragg-grating true time-delay systems: discrete-grating array 3-b delay lines and chirped-grating 6-b delay lines
JPH06506814A (en) Monolithically integrated optical delay network for antenna beam steering
US5177630A (en) Method and apparatus for generating and transferring high speed data for high speed testing applications
US10790909B1 (en) Efficient multi-channel coherent optical system
EP2592768A1 (en) Photonic system and method for tunable beamforming of the electric field radiated by a phased array antenna
Cheng et al. An integrated optical beamforming network for two-dimensional phased array radar
RU2298810C1 (en) Receiving-transmitting optoelectronic module of an antenna with a phased antenna array
CN114384495A (en) High-precision on-chip optical beam forming network
RU2716283C2 (en) Method for controlling microwave signal delay and delay line realizing it
RU2715366C2 (en) Microwave signal delay line
Alekseev et al. Increasing the peak power of a pulsed laser source using optical delay lines
US7440699B1 (en) Systems, devices and methods for transmitting and receiving signals on an optical network
Vidal et al. Optical delay line employing an arrayed waveguide grating in fold-back configuration
Zhao et al. Configurable photonic true-time delay line based on cascaded linearly chirped fiber Bragg grating
CN111740786B (en) Integrated optical waveguide beam forming device
Podstrigaev et al. Wideband tunable delay line for microwave signals based on RF photonic components
CN114157391A (en) Beam forming device and beam forming method thereof
US10911148B2 (en) Optical transmission apparatus and optical element
Li et al. The design of optical fiber delay line based on optical phased array
US10761352B1 (en) Optical device
KR102079029B1 (en) Optical beamforming device