CN106471341B - 相控阵射频接收器 - Google Patents

相控阵射频接收器 Download PDF

Info

Publication number
CN106471341B
CN106471341B CN201580036497.5A CN201580036497A CN106471341B CN 106471341 B CN106471341 B CN 106471341B CN 201580036497 A CN201580036497 A CN 201580036497A CN 106471341 B CN106471341 B CN 106471341B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
optical
composite
channel
information
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
CN201580036497.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106471341A (zh
Inventor
C·许茨
J·木拉蔻希
G·施奈德
守源·史
D·普拉瑟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Griffith Sensitive Innovation Co
Original Assignee
Griffith Sensitive Innovation Co
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 Griffith Sensitive Innovation Co filed Critical Griffith Sensitive Innovation Co
Publication of CN106471341A publication Critical patent/CN106471341A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106471341B publication Critical patent/CN106471341B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/5165—Carrier suppressed; Single sideband; Double sideband or vestigial
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2676—Optically controlled phased array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2575—Radio-over-fibre, e.g. radio frequency signal modulated onto an optical carrier
    • H04B10/25752—Optical arrangements for wireless networks
    • H04B10/25758—Optical arrangements for wireless networks between a central unit and a single remote unit by means of an optical fibre
    • H04B10/25759—Details of the reception of RF signal or the optical conversion before the optical fibre
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/61—Coherent receivers
    • H04B10/64—Heterodyne, i.e. coherent receivers where, after the opto-electronic conversion, an electrical signal at an intermediate frequency [IF] is obtained
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B2210/00—Indexing scheme relating to optical transmission systems
    • H04B2210/006—Devices for generating or processing an RF signal by optical means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

RF信号的处理方法包括在布设成第一图样的多个天线元件的每个处接收输入的RF信号。来自所述多个天线元件的每个天线元件的所接受的RF信号被调制至光学载波上以产生多个调制信号，每个调制信号具有至少一个边带。所述调制信号沿具有输出端的相应的多个光信道而被引导，所述输出端布设成对应于所述第一图样的第二图样。使用从所述多个光信道的所述输出端发射的光形成复合光信号。从所述复合信号提取包含在至少一个所接收的RF信号中的非空间信息。

Description

相控阵射频接收器
相关申请的交叉引用
本申请主张临时专利申请No.62/020,627的优先权，上述专利申请案的全部内容通过引用的方式被并入到本文中。
技术领域
本发明大体上涉及用于接收和解调无线电信号的射频(radio frequency, RF)接收器，更具体地，涉及将信号从RF信号上变换至光信号以用于信号处理的RF接收器。
常规的RF接收器由于信号的伪(spurious)信号的混合和/或有意或者无意的干扰而在动态范围上受到限制。
发明内容
示例性实施例提供了用于对由天线元件的阵列接收的RF信号进行信号处理的方法和装置。RF信号处理的方法包括在被布设成第一图样的多个天线元件中的每个天线元件处接收射入的RF信号。来自所述多个天线元件中的每个天线元件的所接收的RF信号被调制至光学载波上以产生多个调制信号。每个调制信号具有至少一个边带，其可以包含通过进一步处理而被恢复或提取的信息。
根据各种实施例的一方面，多个调制信号中的每个调制信号可以沿着多个光信道中的相应的一个光信道而被引导，所述光信道可以例如为光导纤维。每个光信道具有输出端(output)，并且多个信道的输出端被布设成对应于天线元件的图样的第二图样。多个光信道的输出端可以将光发射到自由空间或一些其他光信道，其中所发射的光形成复合光信号。可以从复合光信号中提取所接收的RF信号的一个或多个RF信号中的信息，所述信息可以包括非空间信息，例如，由RF信号承载或编码在RF信号上的数据。
在一些实施例中，基于所接收的RF信号可以形成图像。每个调制信号的边带可以被隔离(isolate)，例如，通过带通滤波器。从复合光信号提取信息可以包括将复合信号引导至提示检测器(cueing detector)上和/或信号检测器上。提取信息可以包括识别射入的RF信号的至少一个位置，其可以包括识别干涉图样(interference pattern)内的信号位置。RF信号的到达角可以直接从复合光信号中实时确定。
在各种实施例中，可以补偿一个或多个光学调制RF信号中的相移。补偿相移可以包括调整电光调制器。
根据各种实施例的一方面，RF接收器包括相控阵天线，所述相控阵天线包括多个天线元件和相应的多个电光调制器。所述天线元件可以布设成第一图样，并被配置为从至少一个信源接收RF信号。调制器被配置为用所接收的 RF信号调制光学载波，以产生多个调制光信号。多个光信道承载所述多个调制光信号并在相应的多个信道输出端处对其进行发射。所述光信道输出端可以布设成对应于所述天线元件的第一图样的第二图样。
在许多实施例中，RF接收器包括复合信号信道，所述复合信号信道可以例如为与多个光信道的输出端相邻的自由空间。复合信号信道被配置为接收多个调制光信号以允许产生或形成复合光信号。检测器(例如，光电二极管) 可以被配置为接收复合光信号的至少一部分并从所接收的RF信号提取非空间信息。
在一些实施例中，RF接收器可以包括被配置为将来自至少一个调制光信号中的一个边带隔离的滤波器。滤波器位于复合信号信道中。
根据许多实施例的一方面，检测器可以被配置为从复合光信号中识别信号位置。信号位置可以与通过天线列接收的一个或多个RF信号的信源的空间位置相关联。检测器可以被配置为基于所识别的信号位置从至少一个信源检测所接收的RF信号。检测器可以包括被配置为使用复合光信号的提示检测器以识别对应于RF信源的空间位置的信号位置。
根据另一方面，RF接收器还可以包括被配置为补偿调制光信号中的相移的相位补偿检测器。接收器还可以包括被配置为从所接收的RF信号中提取非空间信息的一个或多个额外的检测器，并且包括一个或多个空间光调制器以将复合光信号的一部分引导至所述额外的检测器上。额外的检测器可以包括至少一个光检测器。
根据许多实施例的又一方面，RF信号处理方法可以包括：在多个天线元件的每个天线元件处接收射入的RF信号；在所述多个天线元件的每个天线元件处将所述射入的RF信号转换成多个相应的光信号；沿着多个相应的光信道引导所述光信号，使用所述光信号形成复合光信号；从所述复合光信号检测多个RF信源的空间位置；以及基于所述复合光信号识别所述多个RF信源中的至少一个的非空间属性。天线元件可以被布设成第一图样，并且多个光信道的输出端可以被布设成对应于所述第一图样的第二图样。转换射入的RF信号可以包括用输入的RF信号光学地调制至少一个光信号以产生多个调制的光信号。
又一方面包括基于所接收的RF信号形成图像。检测RF信源的空间位置还可以采用空间滤波，所述空间滤波可以，例如，包括置零对应于通过天线阵列接收的RF信号的光信号。一些实施例可以包括光学上操纵(steer)复合光信号，例如，使用光学相移。
在一些实施例中，识别多个RF信源中的至少一个的非空间属性可以包括用光电二极管接收复合光信号的一部分。复合光信号的一部分可以通过复合光信号的光束分裂的使用而被引导至光电二极管。可以用空间光调制器滤波复合光信号。识别多个RF信源中的至少一个的非空间属性可以包括外差复合光信号的至少一部分以产生外差信号并将所述外差信号引导至光检测器上。
又一些实施例提供用于从信源恢复RF信号和/或从这种RF信号提取信息的方法和装置。可以通过用包括布设成第一图样的天线元件的相控阵天线从各信源中采样射入的RF信号来恢复或提取RF信号和/或包含在RF信号中的信息。每个所采样的RF信号被光学调制至光学载波上，光学调制导致调制信号包括光学载波侧面的边带。每个调制信号沿诸如光导纤维的光信道被引导。每个光信号具有用于将相应的调制信号传送至诸如自由空间的复合信号信道。信道输出端布设成对应于第一图样的第二图样。光信号可以被滤波以隔离边带中的一个，以及由源自光信道(例如，光纤)输出端并在复合信号信道中传播的所隔离的边带形成的干涉图样。RF信号可以从各信源恢复和/或可以通过识别干涉图样中的对应于各信源的空间位置的信号位置并检测相应的 RF信号来提取来自RF信号的信息。
附图说明
现在将结合附图更全面的描述本发明，在所述附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以呈现为许多不同形式，而不应被解释为限制于示例性实施例。在附图中，为了清楚可以夸大特征，并且没有箭头的线可以表示组件之间的双向交换。在整个附图中相同的标记指代相同的元件，所述附图包括如下：
图1是根据本发明的方面的RF接收器的视图；
图2是根据本发明的方面的用于在图1中的RF接收器内使用的组件的框图(以及由光学信源、电光调制器和带通滤波器组件输出的信号的相应的曲线图)；
图3是根据本发明的方面的用于在图1中的RF接收器内使用的额外组件的框图；
图4是帮助限定在本发明的运行的说明中出现的不同数量的视图；
图5是根据本发明的方面的用于说明计算动态范围增强的RF场景设置(RF scenesetup)的视图；
图6是根据本发明的方面的针对不同数量的独立图像元素(independent imageelement)在空间分辨(spatially-discriminating)稀疏阵列接收器中作为衍射效率的函数的动态范围增强的曲线图；
图7是根据本发明的方面的用于在两个有源信号(active signals)发射器之间进行空间区分的成像接收器的实验演示的框图和相应的结果；
图8是根据本发明的方面的用于外差检测的单信道光学参考源的框图；以及
图9A和图9B示出了根据本发明的方面的用于在射频相控阵接收器中恢复RF信号的方法的流程图。
具体实施方式
将结合附图更全面地描述各种示例性实施例。然而，本文所描述和要求保护的发明可以呈现多种不同的形式，而不应当被解释为限于本文所阐明的实施例。
应当理解，尽管在本文中可以使用术语“第一”、“第二”等以描述各元件，这些元件应该不受这些术语限制。这些术语用于将一个元件同另一元件区分开。例如，第一元件可以被叫做第二元件，并且，同样地，第二元件可以被叫做第一元件，而不脱离本发明的范围。正如本文所使用的，术语“和/ 或”包括一个或多个相关所列条目的任一项和一项或多项的所有组合。
应当理解，当一个元件被称作“连接”或“耦接”至另一元件时，其可以直接连接或耦接至另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称作被“直接连接”或“直接耦接”至另一个元件时，就没有中间元件存在。用于描述元件之间的关系的其他词语应当以相同的方式解释(例如，“在.. 之间”对“直接在…之间”，“相邻”对“直接相邻”，等)。
本文所用的术语是用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制所公开和要求保护的发明理念。正如本文所用的，单数形式“一个”、“一个”和“该个”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚地表示。应当进一步理解，当在本文中使用术语“包括”、“包含”、“具有”和/或“含有”时，指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，而不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在或添加。
除非另有限定，本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与由本发明的技术领域中的普通技术人员所理解的通常含义相同的含义。还应当理解，术语，例如字典中通常定义的术语，应当被解释为与相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应当解释为理想化或过于形式化的意义，除非本文明确定义。
下文中，将结合附图详细解释示例性实施例。在整个附图中相同的附图标记将用于指示相同的元件，并且将省略对相同元件的详细描述以避免冗余。
本发明的方面涉及用于改善在宽带射频(RF)相控阵接收器中线性动态范围和干扰容限(tolerance for jamming)的设备和相关方法。通过在检测 (detection)/数字化之前在空间上分离信号信源，能够减少或消除不期望的非线性信号混合。在常规接收器中的这种混合会产生限制接收器的动态范围的伪相互混合(spurious intermixing)产物，这是由于其不能与真实信号 (genuine signal)区分开。
本实施例的另外的优点是能够实时确定信号的到达角(angle of arrive, AoA)。这不同于常规的接收器，在常规的接收器中，在检测和数字化之后通过来自多个天线元件的信号之间的互相关(cross-correlation)的繁琐计算来确定AoA，这导致对接收器性能有害的非线性和时延。
本实施例的方面提供信号检测机制，其中，RF信号通过由相控阵的天线元件驱动的光纤耦合光相位调制器而被上转换(upconverted)。该转换导致在由激光器供应的光学载波上的边带。这些光学边带的功率(power)大体上与入射到每个天线元件上的RF功率成比例，并且还保存由入射的RF信号携带的相位。RF上转换(upconversion)的这种基本性质允许光学边带被用于重建 RF能量在场景中的图像。通过在光域中进行处理改善了动态范围并增强了抗干扰性，这是由于来自不同信源(separate sources)的能量在例如，通过光学相机中的光电二极管或者像素被电检测之前在空间上被分离。
图1描绘了依据本发明的方面的接收器100。图示的接收器100是稀疏阵列接收器。接收器100包括耦接至接收器内的许多组件的处理器200，以实现本文所描述的功能。本领域的技术人员将从本文的描述中理解用于在接收器 100中使用的合适处理器的变形。
相控阵天线110，例如，如图1的实例中所示被布设成预定图样 (predeterminedpattern)的M个天线元件120的稀疏阵列从外部信源接收RF 信号。当图1所示的天线元件120为号角型天线时，本领域的技术人员应当理解，可以使用多种天线装置。在天线元件120处采样的RF信号被用于将激光束调制分裂为M道(M ways)。电光(EO)调制器130耦接至每个天线元件120并接收所分裂的激光束中的一束，使得其用于将在各天线元件120处接收的RF能量转换至光域(optical domain)，其通过调制由激光器产生的光学(载波)光束来实现这些。时变调制在频域中将本身呈现为位于原始载波频率(或波长)侧面的一组边带，在所述一组边带处源激光器运行，如图2 所示，其将在以下更详细地描述。结果，RF域(domain)中辐射的功率出现在为载波频率的边带的光域中。RF信号到光域上的这种上转换是相干的(coherent)，在这种意义上，RF中存在的所有相位和振幅信息都被保存在光学边带中。光学上转换(optical up-conversion)中的相干保存的这种性质允许使用光学装置来恢复RF信号的到达角。
回到图1，包含激光载波波长的调制光束和具有印记的RF信号(imprinted RFsignal)的边带通过光导纤维140被传送至耦接至纤维140的输出端141 的小透镜阵列150，输出端141以缩小的比例布设成模拟或对应于RF天线阵列的第一图样的第二图样。图4示出了被布设成对应于图1的天线元件120 的图样的光纤140的输出端。如图4所示，小透镜阵列(lenslet array)150处的光导纤维140的输出端141起，光束在自由空间中传播，不再被光导纤维导引。当图1的实施例示出在电光调制器130与处理器200之间的常规光导纤维140时，本领域的技术人员应当意识到，也可以使用或者取代地使用其他光波导管或信道(channels)(如图3所示)。同样地，当图3和图4示出了在处理器200中使用自由空间作为用于形成来自从光导纤维140的输出端发出的光的复合光信号(composite optical signal)的信道时，本领域的技术人员应当意识到，其他光学信道也可以用于形成复合光信号。
再次参考图1，各光束在自由空间(free space)中从透镜阵列150处的纤维140的输出端141传播，这允许各光束在其重叠的地方彼此干涉以形成组合的或者复合光束160。部分组合光束160用光束分束器165分裂，与参考光束170混合，并被发送至检测器175的阵列(图1中的相位补偿检测器)以便检测，并允许补偿由于诸如振动和声学的环境条件而导致源自各纤维140 的光相位变化。这确保所得图像对应于场景中而不是振动纤维中的RF源的空间分布。带通滤光器(见图1)剥离(strip off)载波波长并仅允许边带中的一个通过(见图2)。现在仅承载单边带的重叠光束投射至提示检测器(cueing detector)190，例如，电荷耦合器件(CCD)阵列上，，在提示检测器190上所述重叠光束干涉以在光域中形成RF到达角的表示。换句话说，通过在提示检测器190上的重叠光束来形成的光学图像可以基本上是由稀疏天线阵列110 所见的RF场景的复制品。
图2示出了使用光学滤波器180以恢复或隔离对应于所接收的RF信号的光学边带，所接收的RF信号可以例如为具有ωm频率的毫米波(MMW)。如图2的曲线图所示，用以ω0频率(图示波长在1557nm至1558nm之间)运行的光学载波信号(信源)调制来自天线元件120的所接收的RF信号。调制器130的输出端(output)135包括如在中间曲线图中所示的在光学载波的边带中的MMW信号的光学模拟。调谐至ω0+ωm或ω0-ωm的光学带通滤波器180 从载波剥离(隔离)所接收的MMW信号的光学表示。
图3描绘了强调光层(optical layer)的接收器100的配置。单个激光源 125通过分束器127被分裂为M道，并且光束128经过耦合至捕获RF辐射的天线120的调制器130而被发送。对调制器130的(光学)输出信号135进行滤波，以仅允许对应于所捕获的RF辐射的单边带(single sideband)通过，例如使用如图2所述的滤波器180。从M个不同信道中的滤波器180输出的光学光束185的自由空间干涉产生用检测器测量的图样，如下面更详细讨论。由输出信号185产生的干扰图样与参考光束187的混合允许提取用引入的RF 信号调制的光学光束中承载的信息。
注意，图1和图3描绘了接收器100的位于小透镜阵列150下游的自由空间部分中的滤波器180。在替代实施例中，滤波器可以放置在调制器130与提示检测器190之间的任何位置，以使得能够在光域中重建RF信源位置。此外，在一些实施例中，特别是对于低于～5GHz的频率，马赫-曾德尔 (Mach-Zehnder)调制器(MZM)可以用于滤波器180，以从光学载波能量滤波出边带能量。这样的调制器可以在适当的偏置条件(bias conditions)下干涉地(interferometrically)抑制载波，同时通过(奇数顺序的)边带，从而以频率无关的(frequency-independent)方式抑制载波。
图1的提示检测器190可以是光检测器阵列，例如电荷耦合器件(CCD) 或接触式图像传感器或CMOS图像传感器的阵列，具有与高速光电二极管相同的性能的所述光检测阵列在一些实施例中可能不能解码存在于通过天线阵列110接收的RF信号中的信息。在一些实施例中，为了提取或恢复由天线元件120输入的RF信号中编码的信息，如图1所示，从滤波器180输出的复合光学光束进一步用额外的光束分离器165分离，并与参考激光束192组合以用于在快速光电二极管(fast photodiodes)194处的外差检测。编码至可由光电二极管194检测的RF信号中的非空间信息的数个示例包括具有载信息的信号的RF载波的振幅、相位和/或频率调制。载信息的调制信号在本质上可以是模拟或数字化。在后一种情况下，信息可以包含在频分复用、时分复用或码分多址信号(分别为FDM、TDM或CDMA；使用用于更具体地针对每个，例如，OFDM、GSM或WCDMA信号的电信示例)中。例如，每个光电二极管194可以接收包括彼此正交的多个载波信号的OFDM信号。多个载波信号中的每一个可以被适当地解调(例如，至基带)以提取数据(例如，包括0 和1的二进制位的数字数据)。由每个光电二极管194接收的每个OFDM信号可以包括分别与不同的传输相关联的数据的多个信道(例如分别与不同的音频信号或不同的视频信号相关联)。众所周知，数字数据的信道不需要由单个载波承载，而是可以在这些载波中的多个载波上扩展(例如，跳频或频率交织)。由RF源同时发射并由每个光电二极管194接收的OFDM信号的RF载波(carriers)可以具有相同的频率；由于RF信源的空间分离，可以避免同时接收的OFDM信号之间的干涉。由每个光电二极管194接收和解调的每个 OFDM信号可以对应于由一个或多个RF源发射并由天线120接收的OFDM RF信号(例如在毫米波长RF范围内或在3GHz至300GHz范围内，或者在.5GHz至300GHz之间，例如0.5GHz至110GHz，或者在3MHz至30MHz 的HF频带中，或者在30MHz至300MHz的VHF频带中，或者在300MHz 至1GHz的UHF频带中)。因此，例如，天线120可以接收多个OFDM信号，每个OFDM信号具有多个信道以在多个信号载波上承载数字数据的多个传输，例如数字音频(例如，MP3，MPEG)，数字图像数字视频(例如，MP4)， TCP/IP形式的数据等。光转换和处理(如本文所述)可以将从不同的RF发射器发出的这些OFDM信号中的每个提供至作为转换的光信号的不同的对应光电二极管。虽然上述示例描述了一个或多个OFDM信号的传输和接收，但是可以以类似的方式在光域中利用和处理其他的RF编码/解码方案(如本文所述)。空间光调制器(SLM)移相器196确保在提示检测器190中被检测为亮点的RF辐射信源分别在快速光电二极管194上成像。在图1中，为了说明示出了两个这样的具有相应SLM 196的快速光电二极管194；其允许同时从两个不同的RF信源接收信号。增加具有相应的SLM 196的光电二极管194 和光束分束器165的数量增加了可以同时处理以提取或恢复信息的所接收的 RF信号的数量。
在替代实施例中，可以使用适当的快速的光检测器阵列来代替图1所示的提示检测器中的相对慢的CCD。在与光学参考混合时，这种替代性检测器阵列实施例提供既用于RF源的空间辨别又用于提取由相应的RF信号承载的信息的装置。在这些替代实施例中，图1中所示的额外的光束分束器165、SLM 196和光电二极管194是不必要的。
下面给出关于RF场景的光学重建的进一步细节。为了重建在光域中RF 场景的图像，调制器130的(光学)输出在光导纤维140中运输至模仿天线 120的空间分布的小透镜阵列(lenslet array)150。然后允许输出光束在自由空间(或用于形成复合光信号的其它合适的信道)中干涉，并且对应于原始 RF场景的干涉图样由光学传感器阵列捕获，例如提示检测器190的CCD芯片实施例。在没有光谱滤波的情况下，图像重建过程可以表示为如下：
其中，参考图4，Bm是第m个光纤的输出端处的场振幅(amplitude of the field)，Cn是CCD的第n个像素处的(光的)电场(在不存在光谱滤波的情况下)，ω是光频，是第m个光纤中的光束的(RF调制的)相位，并且θnm是当光束在自由空间中从第m个光纤传播至第n个像素时光学光束拾取的相位；假设在CCD阵列中存在M个光导纤维，N个感测元件，并且假设出自每个光纤的光的强度均匀地分布在CCD的N个传感器中；c.c.表示使电场为实数的第一项的复共轭的存在。如所指出的，允许由光导纤维140输出的光束在干涉提供空间(无光纤空间)中干涉。这种干涉空间可以是透明的，并且可以包括真空、空气、除了空气的气体、液体或固体(例如透镜或平板波导)。
为了以下分析的目的，将RF(例如，mmW)场景划分为以索引(index) k枚举(enumerated)的离散RF发射器。通过第k个RF发射器施加(impose) 在第m个信道中的光载波上的相位是
Skcos(Ωt+φkm)， (2)
其中，Ω是RF信号的频率，Sk是通过调制效率和距孔径(aperture)的距离测量(scaled)的由第k个发射器发射的波的振幅，并且Φkm是第k个发射器与阵列的第m个天线元件之间的波拾取的相位。第m个信道中的总相位通过将来自场景中所有RF信源的贡献(contributions)相加来获得，即
如果源自不同位置处的RF波是不相关的，可以示出，等式(1)、(2)和 (3)与仅允许一个边带通过的光谱滤波组合，产生在CCD阵列的第n个像素处检测到的以下平均功率：
等式(4)具有傅立叶变换和傅里叶逆变换的复合形式，并且因此在空间上将在场景中存在的RF源的位置重建为CCD阵列上的亮点(bright spots)。在等式(4)中，Kk是与第k个信源相关联的RF波的波矢量，Xm是阵列中第 m个天线的位置，Xm是阵列中第m个光纤的位置，并且Kn是由光纤阵列产生的所述光波形的波矢量，且是由CCD阵列中的第n个像素收集的。
以这种方式从提示检测器190获得的RF辐射信源的位置的信息然后在 SLM移相器196中被使用以将感兴趣区域(region of interest)投影到快速光检测器194上，其借助于外差式光学参考192将调制光转换回成RF以用于进一步处理。
图9A描绘了根据本发明的方面的用于RF源的空间辨别(spatialdiscrimination)和在射频相控阵接收器中的相对应的信号检测的步骤的流程图10。流程图10的步骤可以使用图1所示的接收器以及本领域技术人员显而易见的多种其它实施例来执行。
在步骤12中，例如通过相控阵(phased array)天线接收(或采样等)射入的(incoming)RF信号。可以用相控阵天线中的多个天线元件对来自至少一个信源中的每个的射入的RF信号进行采样。相控阵天线可以布设成第一图样。
在步骤14中，用接收的RF信号调制光学载波。光学载波可以通过所述至少一个RF信号中的每个与对应电光调制器来调制，所述至少一个RF信号由所述多个天线元件中的每个接收。用RF信号对光学载波的光学调制导致包括位于光学载波侧面(flanking)的至少一个边带的调制的光学光束。
在步骤16中，每个调制的光束可以沿着光信道(例如光导纤维)而被引导。每个光导纤维具有用于将其相应的调制的信号传递到复合信号信道，例如自由空间的输出端，在复合信号信道中，复合光信号将由组合的输出信号形成。多个光导纤维的输出端可以被布设为对应于第一图样的第二图样，其中，从输出端至自由空间的光学光束的传播形成干涉图样。
在步骤18中，对每个RF调制的光信号进行滤波以隔离边带中的一个。
在步骤20中，恢复或提取包含在至少一个RF信号中的信息。可以通过识别干涉图样内对应于RF信号的信源的空间位置的信号位置来恢复RF信号信息。非空间信息(例如编码至对应于该信号位置的RF信号上的信息)可以从相应的调制光信号检测或提取。
图9B描绘了详述用于恢复或提取RF信号的信息的过程的步骤的流程图20。可以使用图1中所描绘的接收器执行流程图20的步骤，虽然本领域技术人员将理解多种其它实施例适合于执行这些步骤。
在步骤22中，由第一检测器检测信号位置。例如，干涉图样可以被引导至提示检测器以识别信号位置，其中每个识别的信号位置对应于RF信源的空间位置。
在步骤24中，从相应的调制的光信号中提取或恢复RF信号的非空间信息。干涉图样可以被引导至具有空间光调制器的信号检测器上，使用在步骤 22中识别的信号位置，以从来自至少一个信源的RF信号提取或恢复信息。
在另一个实施例中，可以通过将干涉图样引导至识别信号位置的信号检测器上来恢复RF信号，其中，每个所识别的信号位置对应于信源的空间位置。相同的信号检测器额外地检测来自在干涉图样内的所识别的信号位置处的至少一个信源中的每个的RF信号。
在包含多个高速光电检测器的优选实施例中，每个快速光电检测器仅从场景的一个元件(从一个RF信源)接收功率(power)，同时有效地抑制可能存在的所有其它信源。下面，与这种映射(mapping)相关的问题被量化，并且表示为有效动态范围的增强。
可以采用空间滤波来改善有效动态范围。在电子处理之前从不同方向到达的RF辐射的空间分离提供了用于抑制不想要的(干扰)信源的装置，只要不想要的(干扰)信源不与感兴趣区域并置。这种抑制等效于动态范围的有效增强：接收器能够在存在比常规配置中可能的更强信源存在的情况下检测更弱的信号。
指定接收器的特定功能特性可以量化这种增强。首先是RF场景的重现图像的独立元素(independent elements)的数量(N)。本质上，N等于天线阵列的视场(the field ofview)除以分辨率。另一种查看独立元素数量的方法是使用克劳德·香农(ClaudeShannon)在电信背景下开发的概念。时间带宽积 (time-bandwidth product)起到核心作用，时间带宽积等于在给定时间内在超过特定带宽的给定信道中能发送的所有可能消息的空间的维数(dimension)。在利用2D孔径成像的情况下的时间带宽积的模拟是区域-空间-频率-带宽积 (bandwidth product)。为了计算空间-频率-带宽，需要频率(或波长)和视场。由孔径(aperture)捕获的空间频率通过将入射的k矢量投影在孔径平面上来获得。在给定频率下入射角越高，空间频率越高。因此，对于正方形孔径和正方形视场：在每个方向上±θ，空间-频率-带宽为
其中ν是所接收的RF信号的频率，c是光速。假设具有边L和相应面积 L2的正方形孔径，独立图像元素的数量为
用于评估等效动态范围增强所需的另一个概念是天线阵列的衍射效率η。用衍射光学的语言来讲，衍射效率测量在所期望位置或方向结束的总接收功率的分数(fraction)。在本文公开的实施例的上下文中，考虑照射天线阵列的远的点信源是有用的。在成像侧，在提示检测器中，点信源变成由在一个位置处的尖峰(spike)和在其他地方的一些增加的背景水平(background level) 组成的图像。换句话说，除了一个期望的图像元素之外，点信源也在一定程度上照亮(illustrate)所有其他N-1个图像元素。在所期望元件中接收的功率与接收的总功率(power)之比是衍射效率η。
在给定平台上可以实现的元素的数量限制于其最大物理范围。作为示例，对于3GHz的信源，对2π球面度立体角视场中的1米孔径来说，可分辨元素 (resolvableelements)的数量将被限制为大约N＝400。在106GHz处，相同的孔径提供N＝50000。
为了计算有效动态范围的增强，考虑图5所示的情况，其中感兴趣的信号来自被表示为o的感兴趣区域，在强信源的存在下标记为*。如上所述，除了在相应图像位置中产生亮点外，强信源也将在包括感兴趣区域的所有其他位置中沉积能量。假设来自强信源的总功率是P*，传送至点*的功率为ηP*。因此除去*的输出至所有图像元素的总功率是(1-η)P*。假定，来自缺少标记的强信源的的功率被均匀地分布在剩余的N-1个元素中，感兴趣区域o接收
作为其份额。同时，源自感兴趣区域的功率p0的分数η被沉积在对应于 o的点处。因此，在所观察的感兴趣区域处的期望功率与不期望功率之比为
在没有空间滤波的情况下，阵列的每个天线元件接收源自整个视场的总功率，并且将其全部通过用于电子处理。因此，需要辨别的期望功率与不期望功率之比为
通过比较表达式(8)和表达式(9)，需要被电子处理的期望功率与不期望功率之比的增强可以由下述公式获得：
公式(10)可以被解释为接收器的动态范围的有效增强。这种解释通过下述方式而被证明是正确的：其被导出为需要电子处理的期望功率与不期望功率之比的比。换句话说，其他一切都是相等的，接收器可以容忍增加了因子η(N-1)/(1-η)的“干扰”功率水平，并且在检测期望信号方面所述接收器提供与常规接收器配置相同的性能。
图6示出了针对数个不同N值作为衍射效率的函数的动态范围增强的依赖(dependence)。注意最小增强总是0dB。这可以通过注意当输入功率在由天线阵列捕捉的RF信号的所有N个元素中均匀传播时出现的最小衍射效率 (即，η＝1/N)来确定。将该值代入表达式(10)得到1，或者，等于0dB。另一方面，在接近1的高衍射效率(对应于完全填充(fully populated)的天线阵列)下，动态范围增强是发散的—其趋于无穷大。这种行为可以通过注意到在高衍射效率下，泄漏到不对应于源的位置的图像元素的可忽略量的功率(即，感兴趣区域o从信源*接收可忽略功率)而直观地理解。作为这种近乎理想的空间滤波的结果，可以有效地消除通过使用空间上分离的强信源来干扰接收器的能力。
该分析的假设是来自不需要的信源的功率均匀地分布在阵列的其他元件上。实际上，这种分布将是非均匀的，具有可以进行调整的空值(nulls)以进一步减少来自不需要的信源的贡献(contributions)。因此，使用本领域技术人员已知的智能置零技术(smartnulling techniques)，实施例可以在超出上述名义上的结果的动态范围方面提供显着改进。
如下所述已经执行了验证本发明的实施例的各方面的测试。
图7描绘了从测试配置400获得的示意性视图和代表性的初始数据，以展示在电子检测之前通过光学上转换(optical upconversion)和成像而在空间上分离的信号。包括由天线(120)驱动的光学调制器(130)的接收器410 的阵列用于获得两个～35-GHz发射器(34.5-GHz左发射器401和35.0-GHz右发射器402)的图像。通过照相机420在光域中使用图像重建的该系统，与通过施加DC偏压(DC bias)至光学调制器(图1和图2中的130)而操纵光学相位同时进行，以将来自发射器的能量引导至高速光检测器440上。光电检测器440的输出频谱由RF射频分析仪450测量，并在图7的右上方示出。由系统获得的图像示于图7的右下方，并由两个亮斑组成。在上转换之后但在由相机检测之前，光束分束器460用于分离光学能量的一部分并将其引导到高速光检测器440。每个调制器130中的光学相移被用于来将任一发射器的图像操纵至光检测器。检测器输出的电子频谱分析仪迹线(traces)在图7的右上区域中示出：顶部频谱是用于当图像被操纵(steered)以将在34.5GHz下运行的左侧发射器401的能量引导至光检测器440上的情况，而底部频谱对应于操纵图像以便将在35.0GHz下运行的右侧发射器402的能量引导至光检测器440上。以相同的功率水平运行两个信源401，402以捕捉两个频谱。两个频谱中的差异，尤其是两个不同信源之间的所检测的相对强度的差异，是由描述本发明的一方面实施的测试实施例所提供的两个光源之间的空间识别的结果。
在该测试验证的情况中，通过用光载波频率的残差(residual)来冲击(beat) 而检测边带，从而在发射器频率下直接获得电子信号。如图8所示，一些实施例的另一方面是使用相干光学(coherent optical)本机振荡器(LO)，以用于将边带能量转换成更容易接入(more accessible)的中频(IF)。这种外差技术允许在宽泛可调谐的频率范围上检测信号，并且还减轻诸如光电二极管(例如图1的光电二极管194)的检测器所需的带宽。单个(主)激光器(510) 可以不仅用于馈送(feed)阵列中的所有调制器，而且还用于根据图8所示的和如下所述的方案产生相干外差光学LO。如图1所示，光束分束器165和空间光调制器(SLM)196然后可以用于将空间滤波的信号从其在图像平面 (image plane)中的相应位置引导至光电二极管194上以用于外差检测。光学 LO产生技术基于半导体激光器的调制边带注入锁定(modulation-sideband injection locking)，通过消除光相位噪声提供巨大的带宽、超级信号纯度，以及由于使用光导纤维和光子组件而具有最小尺寸重量和功率(SWaP)。
通过使用如图8所示的从外部调制激光器1(510)与已经经受非线性失真的低频RF参考520导出的宽泛谐波来注入锁定而实现宽的可调谐性。激光器1的输出也用作上述中的光学载波。激光器2(530)被调谐以匹配和锁定 (lock)至所注入谐波中的任何一个的频率。选择较高谐波允许获得非常高的偏移频率，并且因为所锁定的激光器具有相同的相位噪声，所以参考的纯度得以保持。从可调谐参考(压控振荡器(VCO)520)可以获得连续的微调。该方法已经被证明提供了在至少7个倍频程上(0.5GHz至110GHz)的连续调谐，具有在整个范围内测量的线宽为～l Hz。这种方法通过使用改进的调制器技术实现了高达和超过300GHz的连续调谐。
值得注意的是，图1中的用于RF信号恢复的光电二极管，宽频带光电二极管194仅需要对于中频加上信号带宽而不是RF载波频率就具有足够的速度，因此接收器的调谐范围不是光电二极管限制，并且可以扩展到调制器运行的全部范围。该特征允许使用具有较高光功率处理和输出光电流的光电二极管。在该架构中使用这种光电二极管允许以净增益以及超过120dB Hz2/3的无杂散动态范围(SFDR)来接收信号。注意，该估计不包括如上所述的由空间滤波提供的改进的动态范围。
前述是示例性实施例的示例性说明，而不应解释为对其的限制。尽管已经描述了一些实施例，本领域中的是技术人员将很容易理解到，在实质上不脱离本发明理念的新颖示教和优点的情况下，许多修改是可能的。因此，所有这样的修改旨在包括在如权利要求中限定的本发明的范围内。

Claims (32)

1.一种RF信号处理的方法，包括：
在布设成第一图样的多个天线元件中的每个天线元件处接收射入的RF信号；
将来自所述多个天线元件中的每个天线元件的所接收的RF信号调制至光学载波上以产生多个调制信号，每个调制信号具有至少一个边带；
沿着多个光信道中的相应的一个信道引导所述多个调制信号中的每个，所述多个光信道的每个具有输出端，所述多个光信道的输出端被布设成对应于所述第一图样的第二图样；
使用从所述多个光信道的输出端发射的光形成复合光信号；以及
从所述复合光信号提取通过具有载信息的信号的RF载波的振幅、相位和/或频率调制编码在所接收的RF信号的至少一个中的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述所接收的RF信号形成图像。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个光信道的输出端将光发射至自由空间。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括隔离所述调制信号中的每个的边带。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提取的步骤包括将所述复合信号引导至提示检测器上。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提取的步骤包括将所述复合信号的至少一部分引导至信号检测器上，并用光学参考信号外差所述至少一部分。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提取的步骤包括识别射入的RF信号的至少一个位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，识别至少一个位置包括识别在干涉图样内的信号位置。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括补偿在至少一个RF调制光信号中的相移。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，补偿相移包括调整电光调制器。
11.一种RF接收器，包括：
相控阵天线，所述相控阵天线包括布设成第一图样的多个天线元件，以接收来自至少一个信源的RF信号；
多个电光调制器，所述多个电光调制器对应于所述多个天线元件，每个调制器被配置为用所接收的RF信号调制光学载波以产生多个调制光信号；
多个光信道，所述多个光信道被配置为承载所述多个调制光信号，所述多个光信道中的每个具有输出端以将相应的调制光信号从相应的光信道发射出，所述多个光信道的所述输出端布设成对应于所述第一图样的第二图样；
复合信号信道，所述复合信号信道与所述多个光信道的多个输出端相邻，被配置为接收所述多个调制光信号，从而产生复合光信号；以及
检测器，所述检测器被配置为接收所述复合光信号并从所述复合光信号提取通过具有载信息的信号的RF载波的振幅、相位和/或频率调制编码在所接收的RF信号中的信息。
12.根据权利要求11所述的RF接收器，还包括被配置为将来自至少一个调制光信号的边带隔离的滤波器。
13.根据权利要求12所述的RF接收器，其中，所述滤波器位于所述复合信号信道中。
14.根据权利要求11所述的RF接收器，其中，所述复合信号信道包括与所述多个光信道的所述输出端相邻的自由空间。
15.根据权利要求11所述的RF接收器，其中，所述检测器被配置为从所述复合光信号识别信号位置。
16.根据权利要求15所述的RF接收器，其中，所述信号位置与所述至少一个信源的空间位置相关。
17.根据权利要求15所述的RF接收器，其中，所述检测器进一步被配置为基于所识别的信号位置检测来自至少一个信源的所接收的RF信号。
18.根据权利要求11所述的RF接收器，还包括被配置为补偿在所述调制光信号中的相移的相位补偿检测器。
19.根据权利要求11所述的RF接收器，其中，所述检测器包括提示检测器，所述提示检测器被配置为使用所述复合光信号以识别对应于RF信源的空间位置的信号位置。
20.根据权利要求11所述的RF接收器，还包括：
第二检测器；以及
空间-光-调制器，被配置为将所述复合光信号引导至所述第二检测器上。
21.一种RF信号处理方法，包括：
在布设成第一图样的多个天线元件的每个天线元件处接收射入的RF信号；
通过用所述射入的RF信号光学调制至少一个光信号来将在所述多个天线元件的每个天线元件处的所述射入的RF信号转换成相应的多个光信号，从而产生多个调制光信号；
沿着多个光信道中的相应一个光信道引导所述多个调制光信号中的每个，所述多个光信道中的每个具有输出端，所述多个光信道的所述输出端布设成对应于所述第一图样的第二图样；
使用来自所述输出端的光信号形成复合光信号；
从所述复合光信号检测多个RF信源的空间位置；以及
基于所述复合光信号提取编码在从所述多个RF信源中的一个接收的RF信号中的信息，所述信息通过具有载信息的信号的RF载波的振幅、相位和/或频率调制编码在所述RF信号中。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括隔离至少一个调制光信号的边带。
23.根据权利要求21所述的方法，基于所接收的RF信号形成图像。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，检测RF信源的空间位置还包括空间滤波。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，空间滤波包括置零对应于RF信号的光信号。
26.根据权利要求21所述的方法，还包括光学上操纵所述复合光信号。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，光学上操纵包括光学相移。
28.根据权利要求21所述的方法，其中，提取编码在所述RF信号中的所述信息包括用光电二极管接收所述复合光信号的一部分。
29.根据权利要求28所述的方法，还包括对所述复合光信号进行光束分裂以将所述复合光信号的一部分引导至光电二极管。
30.根据权利要求21所述的方法，还包括用空间光调制器滤波所述复合光信号。
31.根据权利要求21所述的方法，其中，提取编码在从RF信源中的一个接收的所述RF信号中的信息包括：
用光学参考外差所述复合光信号的至少一部分以产生外差信号；以及
将所述外差信号引导至光检测器。
32.一种RF接收器，包括：
相控阵天线，所述相控阵天线包括布设成第一图样的多个天线元件，所述相控阵天线被配置为接收来自至少一个信源的RF信号；
多个电光调制器，所述多个电光调制器被配置为用所接收的RF信号调制光学载波以产生多个调制光信号，每个调制器对应所述多个天线元件中的一个；
多个光信道，所述多个光信道被配置为承载所述多个调制光信号，所述多个光信道的所述输出端布设成对应于所述第一图样的第二图样；
复合信号信道，所述复合信号信道与所述多个光信道的多个输出端相邻，所述复合信号信道被配置为接收所述多个调制光信号，从而产生复合光信号；以及
检测器，所述检测器被配置为接收所述复合光信号以确定来自至少一个信源的所述RF信号的光域中的到达角，并被配置为基于所述复合光信号提取编码在从至少一个信源接收的所述RF信号中的信息，所述信息通过具有载信息的信号的RF载波的振幅、相位和/或频率调制来编码。
CN201580036497.5A 2014-07-03 2015-07-03 相控阵射频接收器 Active CN106471341B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462020627P 2014-07-03 2014-07-03
US62/020,627 2014-07-03
PCT/US2015/039157 WO2016004421A1 (en) 2014-07-03 2015-07-03 Phased-array radio frequency receiver

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106471341A CN106471341A (zh) 2017-03-01
CN106471341B true CN106471341B (zh) 2018-12-14

Family

ID=55017791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580036497.5A Active CN106471341B (zh) 2014-07-03 2015-07-03 相控阵射频接收器

Country Status (6)

Country Link
US (7) US9525489B2 (zh)
EP (1) EP3164677A4 (zh)
JP (1) JP6177481B1 (zh)
KR (1) KR101802123B1 (zh)
CN (1) CN106471341B (zh)
WO (1) WO2016004421A1 (zh)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014140528A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Bae Systems Plc Directional multiband antenna
US9525489B2 (en) 2014-07-03 2016-12-20 Phase Sensitive Innovations, Inc. Phased-array radio frequency receiver
US10897309B2 (en) * 2015-08-03 2021-01-19 Phase Sensitive Innovations, Inc. Distributed array for direction and frequency finding
US10009098B2 (en) * 2015-08-03 2018-06-26 Phase Sensitive Innovations, Inc. Distributed array for direction and frequency finding
US10313012B2 (en) * 2015-08-03 2019-06-04 Phase Sensitive Innovations, Inc. Distributed array for direction and frequency finding
US10627496B2 (en) 2017-08-24 2020-04-21 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Photonics integrated phase measurement
US11005178B2 (en) 2017-11-21 2021-05-11 Phase Sensitive Innovations, Inc. Antenna and antenna array configurations, antenna systems and related methods of operation
US10534110B2 (en) 2018-01-09 2020-01-14 Precision Optical Transceivers Inc. Integrated photonics device for continuous phase-controlled active beam steering and forming
US10523331B2 (en) 2018-01-12 2019-12-31 Precision Optical Transceivers Inc. Increasing RF power output in photonics-fed phased array antenna systems
US10135544B1 (en) * 2018-01-19 2018-11-20 Eagle Technology, Llc Methods and apparatus for radio frequency (RF) photonic spectrometer using optical frequency combs
WO2019161234A1 (en) * 2018-02-15 2019-08-22 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Optically assisted ultra-wideband (uwb) imager
US10505632B1 (en) 2018-07-23 2019-12-10 Precision Optical Transceivers Inc. Fiber bus extender embedment
US10629989B2 (en) 2018-02-23 2020-04-21 Precision Optical Transceivers Inc. Phased array communication system with remote RF transceiver and antenna beam control
US10917178B2 (en) * 2018-03-26 2021-02-09 Phase Sensitive Innovations, Inc. Frequency agile microwave radiometer, hyperspectral microwave radiometer and methods of operation
US10965100B2 (en) 2019-04-12 2021-03-30 Phase Sensitive Innovations, Inc. Tunable optical pair source and related systems and methods
US11536543B2 (en) 2020-01-27 2022-12-27 Raytheon Company Directed energy (DE) weapon and passive millimeter wave (PmmW) imager for target tracking
EP4097876A4 (en) * 2020-01-28 2024-06-26 Phase Sensitive Innovations, Inc. PHASED ARRAY MAPPING FOR BEAM SPACE PROCESSING AND BEAM SPACE PROCESSOR
US11664905B2 (en) * 2020-03-17 2023-05-30 Raytheon Company Optically-steered RF imaging receiver using photonic spatial beam processing
US11212010B2 (en) 2020-03-17 2021-12-28 Raytheon Company Optically-steered RF imaging receiver using photonic spatial beam processing
US11283169B2 (en) * 2020-03-18 2022-03-22 Raytheon Company Steerable RF imaging receiver using photonic spatial beam processing with improved resolution
WO2022060887A1 (en) 2020-09-15 2022-03-24 California Institute Of Technology Optically enabled rf phased-arrays for data transmission
WO2022081614A1 (en) * 2020-10-12 2022-04-21 California Institute Of Technology Optically enabled rf phased-arrays for data reception
US11726383B2 (en) 2020-10-14 2023-08-15 California Institute Of Technology Modular hybrid optical phased arrays
JP2022162743A (ja) 2021-04-13 2022-10-25 株式会社アドバンテスト アンテナアレイの試験装置
US11817630B2 (en) 2021-09-17 2023-11-14 City University Of Hong Kong Substrate integrated waveguide-fed Fabry-Perot cavity filtering wideband millimeter wave antenna
US20230128701A1 (en) * 2021-10-27 2023-04-27 Phase Sensitive Innovations, Inc. Distribution of Optical Local-Oscillator Comb for Spectral Channelizing of RF Signal

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4736463A (en) * 1986-08-22 1988-04-05 Itt Corporation Electro-optically controlled wideband multi-beam phased array antenna
US4748686A (en) 1986-10-15 1988-05-31 United Technologies Corporation Coherence multiplexed optical position transducer
US4802149A (en) 1986-12-18 1989-01-31 Harris Corp. Acousto-optic two-dimensional coherent optical modulator
US6091523A (en) 1989-02-07 2000-07-18 Northrop Grumman Corporation Multi-channel receiver
US5253171A (en) 1990-09-21 1993-10-12 General Electric Company Parallel processing method and apparatus based on the algebra reconstruction technique for reconstructing a three-dimensional computerized tomography (CT) image from cone beam projection data
US5274381A (en) * 1992-10-01 1993-12-28 General Electric Co. Optical controller with independent two-dimensional scanning
US5477230A (en) 1994-06-30 1995-12-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force AOA application of digital channelized IFM receiver
JP3083994B2 (ja) 1996-08-22 2000-09-04 株式会社エイ・ティ・アール環境適応通信研究所 光制御型フェーズドアレーアンテナ
US5923291A (en) 1998-02-02 1999-07-13 Page; Derrick J. Optically controlled antenna, providing continuous coverage
US6777684B1 (en) 1999-08-23 2004-08-17 Rose Research L.L.C. Systems and methods for millimeter and sub-millimeter wave imaging
US6452546B1 (en) * 2000-06-14 2002-09-17 Hrl Laboratories, Llc Wavelength division multiplexing methods and apparatus for constructing photonic beamforming networks
US6804008B1 (en) 2001-11-14 2004-10-12 Fiber Optic Systems Technology, Inc. Fiber optic sensing instrument and system with fiber of adjustable optical path length and method of using it
US7355716B2 (en) 2002-01-24 2008-04-08 The General Hospital Corporation Apparatus and method for ranging and noise reduction of low coherence interferometry LCI and optical coherence tomography OCT signals by parallel detection of spectral bands
US7187492B1 (en) 2005-08-30 2007-03-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Self-referenced locking of optical coherence by single-detector electronic-frequency tagging
US7801447B1 (en) * 2006-02-28 2010-09-21 Lockheed Martin Corporation Method and system for signal processing by modulation of an optical signal with a multichannel radio frequency signal
US7436588B2 (en) 2006-10-05 2008-10-14 Northrop Grumman Corporation Method and system for hybrid coherent and incoherent diffractive beam combining
US8223128B1 (en) 2008-10-08 2012-07-17 Lockheed Martin Corporation Optical input system and method
US20100197261A1 (en) 2009-01-27 2010-08-05 Sierra Wireless, Inc. Wireless control subsystem for a mobile electronic device
US8159737B2 (en) * 2009-04-27 2012-04-17 Phase Sensitive Innovations, Inc. Controlling the phase of optical carriers
US9441939B2 (en) 2010-08-25 2016-09-13 Clairvoyant Technology Llc System for object detection using radio frequency reflection
EP2666033A4 (en) 2011-01-21 2015-05-20 Freescale Semiconductor Inc PHASE-CONTROLLED RECEIVER, RADAR SYSTEM AND VEHICLE
CN102509901B (zh) * 2011-11-16 2013-11-20 广州市埃特斯通讯设备有限公司 应用于etc系统的相控阵天线及其使用方法
EP2602948A1 (en) * 2011-12-05 2013-06-12 Alcatel Lucent A method of processing a digital signal for transmission, a method of processing an optical data unit upon reception, and a network element for a telecommunications network
US9614629B2 (en) * 2012-08-15 2017-04-04 Commscope Technologies Llc Telecommunication system using multiple Nyquist zone operations
US9396562B2 (en) 2012-09-26 2016-07-19 Siemens Aktiengesellschaft MRI reconstruction with incoherent sampling and redundant haar wavelets
US9866327B2 (en) * 2012-10-19 2018-01-09 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Distributed radio communication base station system, base band unit, remote radio unit, and method for operating distributed radio communication base station system
US9476981B2 (en) 2013-01-08 2016-10-25 Massachusetts Institute Of Technology Optical phased arrays
US9544510B2 (en) 2013-01-10 2017-01-10 Phase Sensitive Innovations, Inc. Three-dimensional reconstruction of a millimeter-wave scene by optical up-conversion and cross-correlation detection
US9651652B2 (en) * 2013-02-07 2017-05-16 L3 Technologies, Inc. Interference cancellation system for location and direction finding
WO2015160293A1 (en) * 2014-04-15 2015-10-22 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) A first network node, a second network node and methods therein
US9525489B2 (en) 2014-07-03 2016-12-20 Phase Sensitive Innovations, Inc. Phased-array radio frequency receiver
US10009098B2 (en) 2015-08-03 2018-06-26 Phase Sensitive Innovations, Inc. Distributed array for direction and frequency finding
US11005178B2 (en) * 2017-11-21 2021-05-11 Phase Sensitive Innovations, Inc. Antenna and antenna array configurations, antenna systems and related methods of operation

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170058359A (ko) 2017-05-26
US20180062752A1 (en) 2018-03-01
WO2016004421A1 (en) 2016-01-07
US20190115981A1 (en) 2019-04-18
US20210281324A1 (en) 2021-09-09
US12021565B2 (en) 2024-06-25
US11012159B2 (en) 2021-05-18
US20230109253A1 (en) 2023-04-06
US20160006516A1 (en) 2016-01-07
US10536220B2 (en) 2020-01-14
KR101802123B1 (ko) 2017-11-27
US10164712B2 (en) 2018-12-25
US11515945B2 (en) 2022-11-29
EP3164677A4 (en) 2018-06-06
US9800346B2 (en) 2017-10-24
US20170085323A1 (en) 2017-03-23
JP2017527233A (ja) 2017-09-14
JP6177481B1 (ja) 2017-08-09
CN106471341A (zh) 2017-03-01
US20200145110A1 (en) 2020-05-07
US9525489B2 (en) 2016-12-20
EP3164677A1 (en) 2017-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106471341B (zh) 相控阵射频接收器
US10911142B2 (en) Distributed array for direction and frequency finding
US8159737B2 (en) Controlling the phase of optical carriers
US11784406B2 (en) Arrays of lens-coupled single-mode optical fibers for capturing radio-frequency signals in an imaging phased-array receiver
US9705631B2 (en) Transmission/reception device, optical space transmission system, and transmission/reception method
US11356173B2 (en) Computationally efficient real time photonic cyclic autocorrelation function (CAF) analyzer device
CN109951224A (zh) 基于双偏振调制器和偏振调制器实现相位编码信号生成的装置及方法
WO2012138252A2 (ru) Способ передачи информации и способ выделения сигнала
US20230128701A1 (en) Distribution of Optical Local-Oscillator Comb for Spectral Channelizing of RF Signal
Liu et al. Theory and simulation of multi-channel backup transmission for anti-interference communication based on microwave photonics
Zhang et al. LSTM-Resnet-assisted Linearization for the Dual Frequency Comb Photonic RF Channelized Receiver

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant