CN117713854A - 具有光子天线阵列的接收器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及具有光子天线阵列的接收器。一种电子设备可包括接收器，该接收器具有光源，该光源向分光器提供光学信号。光学组合器可经由一组平行光学路径耦接到该分光器。相控天线阵列可具有设置在该光学路径上的一组天线。每个天线可包括设置在该光学路径中的相应一个光学路径上的光学调制器和耦接到该调制器的天线谐振元件。入射射频信号可在该天线谐振元件上产生电信号。光学相移器可向该光学信号提供光学相移。该调制器可使用该电信号来调制光学本地振荡器信号。该光学组合器可通过组合来自该光学路径的经调制光学信号来生成经组合信号。该解调器可使用该经组合信号从该射频信号中恢复无线数据。

Description

具有光子天线阵列的接收器
本申请要求2022年9月14日提交的美国专利申请17/944,726号的优先权，该美国专利申请据此全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线电路的电子设备。
背景技术
电子设备常具备无线能力。具有无线能力的电子设备具有包括一个或多个天线的无线电路。无线电路用于使用由天线传送的射频信号执行通信。
由于电子设备上的软件应用程序随着时间变得更加数据密集，因此对支持以更高数据速率进行无线通信的电子设备的需求已经增加。然而，由电子设备支持的最大数据速率受到射频信号的频率的限制。另外，可能难以提供具有令人满意的无线性能水平的支持这些频率的无线电路。
发明内容
一种电子设备可包括无线电路，该无线电路具有接收器。该接收器可包括光源，该光源向分光器提供光学信号。光学组合器可经由一组平行光学路径耦接到该分光器。该光学组合器可具有耦接到带通滤波器(BPF)的输出端。该BPF可耦接到解调器。
该无线电路可包括相控天线阵列。该相控天线阵列可具有设置在该组平行光学路径上的一组天线。每个天线可包括设置在该平行光学路径中的相应一个平行光学路径上的电光调制器和耦接到该电光调制器的天线谐振元件。该天线可覆盖单个偏振或两个正交偏振。光学相移器可设置在该平行光学路径上。如果需要，该光学相移器可集成到该电光调制器中。
射频信号可入射到该相控天线阵列上。该射频信号可在该天线谐振元件上产生电信号。该光学相移器可向该光学信号提供光学相移。该电光调制器可使用该电信号来调制光学本地振荡器信号。该光学组合器可通过组合来自该平行光学路径的经调制光学信号来生成经组合信号。该带通滤波器可从该经组合信号中滤除该光学信号和第一边带以产生经滤波光学信号。该解调器可使用该经滤波光学信号从该射频信号中恢复无线数据。该光学相移器和该光学组合器可用于产生针对该相控天线阵列的阵列响应，从而允许该相控天线阵列从特定方向(其可随时间改变)接收射频信号。
本公开的一个方面提供了一种电子设备。该电子设备可包括光源。该电子设备可包括解调器。该电子设备可包括光学路径，该光学路径位于该光源与该解调器之间。该电子设备可包括电光调制器，该电光调制器设置在该光学路径上并且具有电极。该电子设备可包括天线谐振元件，该天线谐振元件耦接到该电光调制器的该电极。
本公开的一方面提供了无线电路。该无线电路可包括光源，该光源被配置为生成光学信号。该无线电路可包括光学组合器。该无线电路可包括分光器。该无线电路可包括一组光学路径，该组光学路径并联耦接在该光学组合器与该分光器之间，该分光器被配置为将该光学信号耦接到该组光学路径上。该无线电路可包括相控天线阵列，该相控天线阵列具有设置在该组光学路径上的一组天线，其中该组天线被配置为接收射频信号并且被配置为使用所接收的射频信号来调制该光学信号。
本公开的一方面提供了无线电路。该无线电路可包括第一光学调制器，该第一光学调制器设置在第一光学路径上并且具有第一电极。该无线电路可包括第一天线谐振元件，该第一天线谐振元件耦接到该第一电极，该第一天线谐振元件被配置为接收射频信号，并且该第一电光调制器被配置为使用所接收的射频信号来调制光学信号。该无线电路可包括第二光学调制器，该第二光学调制器设置在第二光学路径上并且具有第二电极。该无线电路可包括第二天线谐振元件，该第二天线谐振元件耦接到该第二电极，该第二天线谐振元件被配置为接收该射频信号，并且该第二电光调制器被配置为使用所接收的射频信号来调制该光学信号。该无线电路可包括光学组合器，该光学组合器耦接到该第一光学路径和该第二光学路径。
附图说明
图1是根据一些实施方案的具有带天线的无线电路的例示性电子设备的框图，该天线传送频率大于约100GHz的无线信号。
图2是根据一些实施方案的可被调节以形成在不同方向上取向的信号波束的例示性相控天线阵列的图示。
图3是根据一些实施方案的使用相控天线阵列接收大于约100GHz的无线信号的例示性电光接收器的电路图。
图4是根据一些实施方案的可集成到图4所示类型的电光接收器中的例示性天线的顶视图。
图5是根据一些实施方案的可集成到图4所示类型的电光接收器中的用于覆盖多个偏振的例示性天线的顶视图。
具体实施方式
图1的电子设备10(在本文中有时被称为电光设备10)可以是：计算设备，诸如膝上型计算机、台式计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器或者其他手持式或便携式电子设备；较小的设备，诸如腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、嵌入在眼镜中的设备、护目镜；或者佩戴在用户头部上的其他装备；或者其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子装备安装在信息亭或汽车中的系统)、连接无线互联网的语音控制的扬声器、家庭娱乐设备、遥控设备、游戏控制器、外围用户输入设备、无线基站或接入点、实现这些设备中的两个或更多个设备的功能的装备；或者其他电子装备。
如图1中的功能框图所示，设备10可包括位于电子设备外壳诸如外壳12上或其内的部件。外壳12(有时可以称为壳体)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝、金属合金等)、其他合适的材料、或这些材料的组合形成。在一些情况下，外壳12的部分或全部可由电介质或其他低电导率材料(例如，玻璃、陶瓷、塑料、蓝宝石等)形成。在其他情况下，外壳12或构成外壳12的结构中的至少一些结构可由金属元件形成。
设备10可包括控制电路14。控制电路14可包括存储装置，诸如存储电路16。存储电路16可包括硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态随机存取存储器或动态随机存取存储器)等。存储电路16可包括集成在设备10内的存储装置和/或可移动存储介质。
控制电路14可包括处理电路，诸如处理电路18。处理电路18可用于控制设备10的操作。处理电路18可包括一个或多个处理器、微处理器、微控制器、数字信号处理器、主机处理器、基带处理器集成电路、专用集成电路、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等。控制电路14可被配置为使用硬件(例如，专用硬件或电路)、固件和/或软件在设备10中执行操作。用于在设备10中执行操作的软件代码可以存储在存储电路16(例如，存储电路16可以包括存储软件代码的非暂态(有形)计算机可读存储介质)上。该软件代码可有时被称为程序指令、软件、数据、指令、或代码。存储在存储电路16上的软件代码可由处理电路18来执行。
控制电路14可用于运行设备10上的软件，诸如卫星导航应用程序、互联网浏览应用程序、互联网语音协议(VOIP)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能等。为了支持与外部装备进行交互，控制电路14可用于实现通信协议。可使用控制电路14实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网(WLAN)协议(例如，IEEE802.11协议——有时被称为)、诸如/>协议或其他无线个域网(WPAN)协议等用于其他短距离无线通信链路的协议、IEEE 802.11ad协议(例如，超宽带协议)、蜂窝电话协议(例如，3G协议、4G(LTE)协议、3GPP第五代(5G)新空口(NR)协议、第六代(6G)协议、次THz协议、THz议等)、天线分集协议、卫星导航系统协议(例如，全球定位系统(GPS)协议、全球导航卫星系统(GLONASS)协议等)、基于天线的空间测距协议、光学通信协议或任何其他期望的通信协议。每种通信协议可与对应的无线电接入技术(RAT)相关联，该无线电接入技术指定用于实现该协议的物理连接方法。
设备10可包括输入-输出电路20。输入-输出电路20可包括输入-输出设备22。输入-输出设备22可用于允许将数据供应给设备10并且允许将数据从设备10提供给外部设备。输入-输出设备22可包括用户接口设备、数据端口设备和其他输入-输出部件。例如，输入-输出设备22可包括触摸传感器、显示器(例如，触敏显示器和/或力敏显示器)、发光部件诸如没有触摸传感器能力的显示器、按钮(机械、电容、光学等)、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、相机、按钮、扬声器、状态指示器、音频插孔和其他音频端口部件、数字数据端口设备、运动传感器(加速度计、陀螺仪和/或检测运动的罗盘)、电容传感器、接近传感器、磁传感器、力传感器(例如，耦接到显示器以检测施加到显示器的压力的力传感器)、温度传感器等。在一些配置中，键盘、耳机、显示器、指向设备诸如触控板、鼠标和操纵杆以及其他输入-输出设备可使用有线或无线连接耦接至设备10(例如，输入-输出设备22中的一些可为经由有线或无线链路耦接至设备10的主处理单元或其他部分的外围设备)。
输入-输出电路20可包括无线电路24以支持无线通信。无线电路24(在本文中有时被称为无线通信电路24)可包括一个或多个天线30。
无线电路24还可包括收发器电路26。收发器电路26可包括发射器电路(例如，一个或多个发射器)、接收器电路(例如，一个或多个接收器)、调制器电路、解调器电路(例如，一个或多个调制解调器)、射频电路、一个或多个无线电、中频电路、光学发射器电路、光学接收器电路、光学光源、其他光学部件、基带电路(例如，一个或多个基带处理器)、放大器电路、诸如一个或多个本地振荡器和/或锁相环的时钟电路、存储器、一个或多个寄存器、滤波器电路、切换电路、模数转换器(ADC)电路、数模转换器(DAC)电路、射频发射线、光纤和/或用于使用天线30发射和/或接收无线信号的任何其他电路。收发器电路26的部件可在一个集成电路、芯片、片上系统(SOC)、裸片、印刷电路板、基板或封装件上实现，或者收发器电路26的部件可跨两个或更多个集成电路、芯片、SOC、印刷电路板、基板和/或封装件分布。
图1的示例仅为例示性的。虽然为了清楚起见，在图1的示例中，控制电路14被示出为与无线电路24分开，但是无线电路24可包括处理电路(例如，一个或多个处理器)和/或存储电路，该处理电路形成处理电路18的一部分，该存储电路形成控制电路14的存储电路16的一部分(例如，控制电路14的各部分可在无线电路24上实现)。作为一个示例，控制电路14可包括基带电路(例如，一个或多个基带处理器)、数字控制电路、模拟控制电路和/或形成无线电路24的一部分的其他控制电路。基带电路可以例如访问控制电路14(例如，存储电路20)上的通信协议栈以：在PHY层、MAC层、RLC层、PDCP层、SDAP层和/或PDU层，执行用户平面功能；和/或在PHY层、MAC层、RLC层、PDCP层、RRC层和/或非接入层，执行控制平面功能。
收发器电路26可通过相应信号路径28耦接到无线电路24中的每个天线30。每个信号路径28可包括一个或多个射频发射线、波导、光纤和/或用于在收发器电路26与天线30之间传送无线信号的任何其他期望线/路径。可使用用于传送无线信号的任何期望天线结构形成天线30。例如，天线30可包括具有谐振元件的天线，这些天线由偶极子天线结构、平面偶极子天线结构(例如，蝶形天线结构)、缝隙天线结构、环形天线结构、贴片天线结构、倒F形天线结构、平面倒F形天线结构、螺旋形天线结构、单极子天线、偶极子、这些设计的混合等形成。可调整滤波器电路、切换电路、阻抗匹配电路和/或其他天线调谐部件以调整天线30随时间的频率响应和无线性能。
如果需要，可将天线30中的两个或更多个天线集成到相控天线阵列(在本文中有时被称为相控阵列天线)中，在该相控天线阵列中，这些天线中的每个天线传送具有随时间而调整的相应相位和量值的无线信号，因此无线信号相长和相消干涉以在给定指向方向上产生(形成)信号波束。如本文所用，术语“传送无线信号”意指无线信号的发射和/或接收(例如，用于执行与外部无线通信装备的单向和/或双向无线通信)。天线30可通过将信号辐射到自由空间中(或通过居间设备结构诸如介电覆盖层辐射到自由空间)来发射无线信号。除此之外或另选地，天线30可(例如，通过居间设备结构诸如介电覆盖层)从自由空间接收无线信号。天线30对无线信号的发射和接收各自涉及由天线的操作频带内的无线信号对天线中的天线谐振(辐射)元件上的天线电流的激励或谐振。
收发器电路26可使用天线30发射和/或接收无线信号，这些无线信号在设备10与外部无线通信装备(例如，一个或多个其他设备，诸如设备10、无线接入点或基站等)之间传送无线通信数据。无线通信数据可双向地或单向地传送。无线通信数据可例如包括已编码到对应数据包中的数据，诸如与电话呼叫相关联的无线数据、流媒体内容、互联网浏览、与在设备10上运行的软件应用程序相关联的无线数据、电子邮件消息等。
除此之外或另选地，无线电路24可使用天线30执行无线感测操作。感测操作可允许设备10检测(例如，感测或识别)设备10外部对象的存在、位置、取向和/或速度(运动)。控制电路14可使用外部对象的所检测到的存在、位置、取向和/或速度执行任何期望的设备操作。作为示例，控制电路14可使用外部对象的所检测到的存在、位置、取向和/或速度识别用于在设备10上运行的一个或多个软件应用程序的对应用户输入，诸如由用户的手或其他身体部位执行或由外部触控笔、游戏控制器、头戴式设备或其他外围设备或附件执行的手势输入，以确定一个或多个天线30何时需要被禁用或设置有降低的最大发射功率电平(例如，以用于满足对射频暴露的监管限制)，以确定如何导引(形成)由用于无线电路24的天线30产生的射频信号波束(例如，在天线30包括天线30的相控阵列的情况下)，以映射或建模设备10周围的环境(例如，以产生设备10所位于的房间的软件模型以供由增强现实应用程序、游戏应用程序、地图应用程序、家居设计应用程序、工程应用程序等使用)、以检测在设备10附近(例如，周围)或在设备10的用户的运动方向上障碍物的存在等。
无线电路24可在电磁频谱的对应频带(在本文中有时被称为通信带或简称为“带”)内发射和/或接收无线信号。收发器电路26所处理的频带可包括：无线局域网(WLAN)频带(例如，(IEEE 802.11)或其他WLAN通信带)诸如2.4GHz WLAN频带(例如，2400MHz至2480MHz)、5GHz WLAN频带(例如，5180MHz至5825MHz)、/>6E带(例如，5925MHz-7125MHz)和/或其他/>带(例如，1875MHz-5160MHz)；无线个域网(WPAN)频带诸如2.4GHz />带或其他WPAN通信带；蜂窝电话频带(例如，约600MHz至约5GHz的带、3G带、4G LTE带、低于10GHz的5G新无线电频率范围1(FR1)带、介于20GHz与60GHz之间的5G新无线电频率范围2(FR2)带等)；介于10GHz-100GHz之间的其他厘米波或毫米波频带；近场通信频带(例如，13.56MHz)；卫星导航频带(例如，1565MHz至1610MHz的GPS带、全球卫星导航系统(GLONASS)带、北斗卫星导航系统(BDS)带等)；在IEEE 802.15.4协议和/或其他超宽带通信协议下操作的超宽带(UWB)频带；属于3GPP无线通信标准系列的通信带；属于IEEE802.XX标准系列的通信带；和/或任何其他期望的感兴趣的频带。
随时间推移，电子设备(诸如设备10)上的软件应用程序已变得越来越数据密集。因此，电子设备上的无线电路需要以越来越高的数据速率支持数据传输。一般来讲，由无线电路支持的数据速率与由无线电路传送的无线信号的频率成比例(例如，与较低频率相比，较高频率可支持更高数据速率)。无线电路24可传送厘米和毫米波信号以支持相对高的数据速率(例如，因为厘米和毫米波信号处于介于约10GHz与100GHz之间的相对高频率)。然而，由厘米和毫米波信号支持的数据速率仍然可能不足以满足设备10的所有数据传输需求。为了支持甚至更高数据速率，诸如高达5Gbps-10Gbps或更高的数据速率，无线电路24可传送处于大于约100GHz的频率的无线信号。
如图1所示，无线电路24可发射处于大于约100GHz的频率的无线信号32并且可接收处于大于约100GHz的频率的无线信号34(例如，大于70GHz、80GHz、90GHz、110GHz等)。无线信号32和34在本文中有时可被称为极高频(THF)信号32和34、次THz信号32和34、THz信号32和34或次毫米波信号32和34。THF信号32和34可处于次THz频率或THz频率诸如介于100GHz与1THz之间、介于100GHz与10THz之间、介于100GHz与2THz之间、介于200GHz与1THz之间、介于300GHz与1THz之间、介于300GHz与2THz之间、介于70GHz与2THz之间、介于300GHz与10THz之间、介于100GHz与800GHz之间、介于200GHz与1.5THz之间等的频率(例如，在次THz、THz、THF或次毫米频带诸如6G频带内)。由这些频率支持的高数据速率可由设备10利用，以执行蜂窝电话语音和/或数据通信(例如，同时支持空间多路复用以提供另外的数据带宽)，以执行空间测距操作诸如雷达操作来检测在设备10外部的对象的存在、位置和/或速度，以执行汽车感测(例如，具有增强的安全性)，以对设备10的用户或另一个人执行健康/身体监测，以执行气体或化学检测，以在设备10与另一个设备或外围设备之间形成高数据速率无线连接(例如，以在设备10上的显示驱动器与显示超高分辨率视频的显示器之间形成高数据速率连接)，以形成远程无线电头(例如，灵活的高数据速率连接)，以在设备10内形成支持高数据速率的THF芯片到芯片连接(例如，其中设备10中第一芯片上的一个天线30将THF信号32发射到设备10中第二芯片上的另一个天线30)和/或以执行任何其他期望的高数据速率操作。
在一些情况下，用于发射THF信号32的天线30与用于接收THF信号34的天线30不同。如果需要，同一天线30和信号路径28可用于既发射THF信号32又接收THF信号34。如果需要，无线电路24中的多个天线30可发射THF信号32并且可接收THF信号34。这些天线可被集成到相控天线阵列中，该相控天线阵列在所选择波束指向方向上取向的对应信号波束内发射THF信号32并且/或者接收THF信号34。
图2是示出如何将一组L个天线30集成到对应的相控天线阵列46中的图。如图2所示，相控天线阵列46(在本文中有时被称为阵列46、天线阵列46或天线30的阵列46)可耦接到信号电路28。例如，相控天线阵列46中的第一天线30-1可耦接到第一信号路径28-1，相控天线阵列46中的第二天线30-2可耦接到第二信号路径28-2，相控天线阵列46中的第L天线30-L可耦接到第L信号路径28-L等。虽然本文中将天线30描述为形成相控天线阵列，但相控天线阵列46中的天线30有时也可被称为共同形成单个相控阵列天线(例如，其中天线30形成相控阵列天线的天线元件)。
相控天线阵列46中的天线30可被布置成任何期望数量的行和列或被布置成任何其他期望图案(例如，天线无需被布置成具有行和列的网格图案，并且可被布置成均匀线性阵列(ULA)图案、非均匀图案、稀疏或分布式图案、圆形图案或其他图案)。每个天线30可与相控天线阵列46中的一个或多个相邻天线30分开预定距离，诸如该阵列的有效工作波长的大约一半。在信号发射期间，信号路径28可用于将信号(例如，射频信号，诸如毫米波和/或厘米波信号)从收发器电路供应给相控天线阵列46以用于无线传输。在信号接收期间，信号路径28可用于将在相控天线阵列46处接收的信号(例如，从外部无线装备接收，或已被外部物体反射的发射信号)供应给收发器电路。
在相控天线阵列46中使用多个天线30允许通过控制由天线传送的射频信号的相对的相位和幅度(振幅)来实现波束形成/转向布置。在图2的示例中，天线30各自具有对应的相移器44(例如，被插置在信号路径28-1上的第一相移器44-1可控制由天线30-1处理的射频信号的相位，被插置在信号路径28-2上的第二相移器44-2可控制由天线30-2处理的射频信号的相位，被插置在信号路径28-L上的第L相移器44-L可控制由天线30-L处理的射频信号的相位等)。
相移器44可各自包括用于调整信号路径28上的射频信号的相位的电路(例如，相移器电路)。如果需要，相移器44还可包括用于调整信号路径28上的射频信号的幅度的电路(例如，功率放大器和/或低噪声放大器电路)。相移器44在本文中有时可被统称为波束转向电路或波束形成电路(例如，使相控天线阵列46所发射和/或接收的射频信号的波束转向/形成的波束转向/形成电路)。
相移器44可调整被提供给相控天线阵列46中的每个天线的发射信号的相对相位，并且可调整由相控天线阵列46接收的接收信号的相对相位。如果需要，相移器44可包括用于检测由相控天线阵列46接收的接收信号的相位的相位检测电路。本文中可使用术语“波束”或“信号波束”来统一指代由相控天线阵列46在特定方向上发射和/或接收的无线信号。每个波束可以表现出峰值增益，该峰值增益以对应的波束指向角度定向在相应的波束指向方向上(例如，基于来自相控天线阵列中的每个天线的信号组合的相长干涉和相消干涉)。相移器44的不同组的相位设置可将相控天线阵列46配置为在不同的波束指向方向上形成不同的波束。
例如，如果相移器44被调整为产生第一组相位(和/或幅度)，则信号将形成定向在点A的方向上的如图2的波束B1所示的波束。然而，如果相移器44被调整为产生第二组相位(和/或幅度)，则信号将形成定向在点B的方向上的如波束B2所示的波束。可基于从图1的控制电路14接收的对应的控制信号S来控制每个相移器44以产生期望的相位和/或幅度(例如，可使用控制信号S1来控制由相移器44-1提供的相位和/或幅度，可使用控制信号S2来控制由相移器44-2提供的相位和/或幅度，可使用控制信号SL来控制由相移器44-L提供的相位和/或幅度等)。如果需要，控制电路可实时地主动调节控制信号S，以随时间推移转向(形成)在不同的期望方向上的波束。如果需要，相移器44可向控制电路14提供识别接收信号的相位的信息。
当使用诸如毫米波、厘米波和子THz频率的相对高频率的射频信号执行无线通信时，在相控天线阵列46与外部通信装备之间的视线路径上传送射频信号。如果外部装备位于图2的点A处，则可调整相移器44以将信号波束转向点A(例如，将信号波束的指向方向转向点A)。相控天线阵列46可在点A的方向上发射和接收射频信号。类似地，如果外部装备位于点B处，则可调整相移器44以将信号波束转向点B(例如，将信号波束的指向方向转向点B)。相控天线阵列46可在点B的方向上发射和接收射频信号。
在图2的示例中，为了简单起见，波束操控被示为在单个自由度上执行(例如，朝图2页面上的左边和右边)。然而，实际上，可在两个或更多个自由度(例如，在三维进入和离开页面以及在图2的页面上向左和向右)上转向波束。相控天线阵列46可具有在其上可执行(例如，在相控天线阵列上的半球或半球的区段中)波束转向的对应视场。
如果需要，可将诸如射频透镜48的一个或多个射频透镜设置在相控天线阵列46上方。相控天线阵列46中的天线30可通过射频透镜传送射频信号。射频透镜可帮助将射频信号引导或聚焦到天线上或不同方向上。相控天线阵列46中的每个天线30可设置有不同的相应重叠透镜48，两个或更多个天线30可共享相同的重叠透镜48，或者单个透镜48可与相控天线阵46中的所有天线30重叠。
为了处理诸如THF信号34的高频射频信号，收发器电路26(图1)可包括被实现为电光接收器的接收器。电光接收器可使用光学本地振荡器信号来使用相控天线阵列46接收THF信号34。因此，相控天线阵列46可为电光相控天线阵列。在这些示例中，相移器44是对光学信号进行操作的光学相移器。因此，相移器44在本文中有时可被称为光学相移器44。
图3是示出收发器电路26(图1)中的例示性电光接收器可如何使用相控天线阵列46(例如，电光相控天线阵)来接收THF信号34的电路图。如图3所示，收发器电路可包括诸如接收器50的电光接收器。
接收器50可包括光学部件，诸如光学本地振荡器(LO)光源(发射极)55、光学组合器64、带通滤波器(BPF)68、解调器70、分光器58以及光学路径56、60和66。光学路径66和光学路径60的部分可形成信号路径28(图1)，该信号路径将接收器50耦接到相控天线阵列46中的L个天线30。例如，光学路径66、60和56可各自包括一个或多个光纤和/或波导。
LO光源55可包括一个或多个光源，诸如激光光源、激光二极管、光学锁相环或发射光作为光学本地振荡器信号LO2的其他光学发射极。光学本地振荡器信号LO2可以是对应于光学波长的频率为fLO2的窄带信号。光学路径56可将LO光源55耦接到分光器58的输入端。分光器58可具有通过L个不同平行光学路径60(光学地)耦接到光学组合器64的输入端的输出端(例如，可存在L个光学路径60并联耦接在分光器58的L个不同输出端与光学组合器64的L个不同输入端之间)。为了清楚起见，在图3的示例中，在分光器58与光学组合器64之间仅示出接收器50中的第一光学路径60-1和第L光学路径60-L。
光学组合器64可具有通过光学路径66耦接到解调器70的输入端的输出端。BPF 68可设置在光学组合器64与解调器70之间的光学路径66上。BPF 68的输入端可(光学地)耦接到光学组合器64的输出端。BPF68的输出端可(光学地)耦接到解调器70的输入端。例如，BPF68可以是具有传递函数H(f)的光学BPF，该传递函数定义BPF 68的光学通带。
解调器70可包括解调电路，该解调电路用于从通过其耦接到光学路径66的输入端所接收的光学信号中解调无线数据。解调器70可包括例如正交频分复用(OFDM)解调器(或取决于用于传送THF信号34的调制方案的另一解调器)、下变频器(例如，用于从光学路径66处的光学频率下变频到中间(无线电)频率以及从中间(无线电)频率下变频到基带、用于从光学频率下变频到基带等)、高速/带宽模数转换器(ADC)、快速傅立叶变换(FFT)和/或用于从如由光学路径66上的光学信号所传送的THF信号34中提取(例如，解码和/或解调)无线数据(信息)的任何其他期望电路。
如图3所示，每个光学路径60可具有设置在其上并且串联耦接在分光器58与光学组合器64之间的相应相移器44和相应电光调制器54。例如，光学路径60-1可具有串联耦接在分光器58与光学组合器64之间的第一相移器44-1和第一电光调制器54-1，光学路径60-L可具有串联耦接在分光器58与光学组合器64之间的第L相移器44-L和第L电光调制器54-L等。电光调制器54(在本文中有时简称为光学调制器54)可包括例如马赫-曾德尔调制器(MZM)或其他电光调制器。因此，电光调制器54在本文中有时也被称为MZM 54。
L个光学路径60中的每个光学路径均可具有来自设置在其上的相控天线阵列46的L个天线30中的相应一个天线。例如，相控天线阵列46中的天线30-1可设置在光学路径60-1上，相控天线阵列46中的天线30-L可设置在光学路径60-L上等。每个天线30可包括位于其对应光学路径60上的电光调制器54以及耦接到电光调制器54(例如，耦接到电光调制器的一个或多个电极或端子)的相应天线谐振元件52。例如，天线30-1可包括电光调制器54-1和耦接到电光调制器54-1的天线谐振元件52-1，天线30-L可包括电光调制器54-L和耦接到电光调制器54-L的天线谐振元件52-L等。天线谐振元件52可各自包括(电)耦接到对应电光调制器54的辐射(谐振)元件臂。天线谐振元件52可各自包括两个相对的谐振元件臂(例如，蝶形臂或偶极子臂)、单极子元件、贴片元件、缝隙元件、辐射波导、电介质谐振器、倒F形谐振元件、或任何其他期望的谐振元件结构。
光学相移器44可接收控制信号S，该控制信号控制光学相移器以对其相应光学路径60上的光学信号施加不同的光学相移例如，光学相移器44-1可接收控制信号S1，该控制信号控制光学相移器以对光学路径60-1上的光学信号施加光学相移/>光学相移器44-L可接收控制信号SL，该控制信号控制光学相移器以对光学路径60-L上的光学信号施加光学相移/>等。如果需要，光学相移器44可使用等离子体技术来实现。
电光调制器54可将电信号调制到沿着光学路径60传播的光学信号上。例如，电光调制器54可将由入射THF信号34在天线谐振元件臂52上产生的电信号(例如，由入射THF信号34在天线谐振元件臂52上产生并传送到电光调制器54上的电极的天线电流)调制到沿着光学路径60传播的光学信号上。电光调制器54可接收偏置电压V偏置，该偏置电压控制电光调制器如何将电信号调制到光学信号上。
在信号接收期间，THF信号34的波前以任意角度入射到相控天线阵列46上。THF信号可具有对应的射频fRF(例如，约100GHz至1000GHz之间的子THz频率)。射频可对应于ωRF的角频率。THF信号34还可携带经调制无线数据(例如，如由发射设备产生)，其特征在于调制函数m(t)。
相控天线阵列46的L个光学路径60、L个天线30、L个电光调制器54、L个天线谐振元件52和L个相移器44中的每一者均可通过对应的索引L＝1，…，L来标记。THF信号34的入射角可导致波前在略微不同的时间入射到相控天线阵列46的不同天线30上，通常以相控天线阵46中的第l天线30的时间延迟τl(例如，相位波前运行时间差)为特征。对于波前必须行进更远距离的天线30(给定THF信号34的入射角)，时间延迟τl可能以波前必须行进更短距离的天线30更大(例如，在均匀线性阵列假设下)。
同时，LO光源55可将光学本地振荡器信号LO2发射到光学路径56上(例如，可使用光学本地振荡器信号LO2来照明光学路径56)。分光器58可将光学本地振荡器信号LO2分配到光学路径60上。每个相移器44可对光学路径60上的光学本地振荡器信号LO2施加相应的光学相移以产生(光学)输入信号EIN,l，这些输入信号被提供给对应的电光调制器54的输入端。例如，相移器44-1可对光学本地振荡器信号LO2施加光学相移/>以产生被提供给电光调制器54-1的输入信号EIN,1，相移器44-L可对光学本地振荡器信号LO2施加光学相位移/>以产生被提供给电光调制器54-L的输入信号EIN,L等。
天线谐振元件52可接收THF信号34。THF信号34可在天线谐振元件52上产生天线电流(例如，在频率fRF下)。天线谐振元件52可将天线电流传递到对应的电光调制器54的电极。电光调制器54可使用电信号(天线电流)来调制光学本地振荡器信号LO2(例如，经相移输入信号EIN,l)以产生输出信号EOUT,l。输出信号EOUT,l是在光学频率下的光学信号，但已使用电信号进行调制，并且因此携带在THF信号34中传送的无线数据(信息)。例如，电光调制器54-1可通过将来自天线谐振元件52-1的电信号调制到输入信号EIN,1上来生成输出信号EOUT,1，电光调制器54-L可通过将来自天线谐振元件52-L的电信号调制到输入信号EIN,L上来生成输出信号EOUT,L等。
光学组合器64可将由相控天线阵列46产生的所有L个输出信号EOUT,l组合(例如，相加)在一起，以将对应的经组合(经相加)信号输出到光学路径66上。BPF 68可对经组合信号进行滤波以产生经滤波光学信号E(t)，该经滤波光学信号被提供给解调器70。解调器70可对经滤波光学信号E(t)进行解调，以恢复(解码)在THF信号34中传送的无线数据(例如，如通过THF信号34中的调制m(t)编码的)。如果需要，解调器70可在对无线数据进行解码之前将经滤波光学信号E(t)下变频到中间(无线电)频率或基带。
图3的曲线图72示出了由光学组合器64输出到光学路径66上的经组合信号(以作为频率的函数的功率为单位)。如曲线图72中所示，经组合信号包括频率为fLO2(例如，诸如200,000GHz的光学频率或另一光学频率)的光学本地振荡器信号LO2。当电光调制器54将来自天线谐振元件52的电信号调制到光学本地振荡器信号上时，电光调制器可产生处于低于频率fLO2的第一边带中(例如，频率为fLO2-fRF)的第一经调制光学信号74和处于高于频率fLO2的第二边带(例如，频率为fLO2+fRF)中的第二经调制光学信号76。每个边带均通过THF信号34的频率fRF与频率fLO2分离。
BPF 68可用于从经组合信号中滤除边带和光学本地振荡器信号LO2中的一者，以产生经滤波光学信号E(t)。例如，BPF 68可具有与经调制信号76(例如，频率为约fLO2+fRF)重叠但不与光学本地振荡器信号LO2(例如，频率fLO2)和经调制信号74(例如，频率为约fLO2-fRF)重叠的通带(例如，如由传递函数H(f)所定义)。这将BPF 68配置为仅将经调制信号76传递到解调器70(作为经滤波光学信号E(t))。因此，解调器70可通过仅解调经调制信号76来从THF信号34中恢复无线数据。另选地，通带可与经调制信号74重叠但不与经调制信号76重叠。
例如，经滤波光学信号E(t)可通过等式1在数学上描述。
在等式1中，对在L个光学路径60中的每个光学路径上产生的L个输出信号EOUT,l中的每个输出信号执行求和(例如，如通过在光学组合器64处的输出信号的组合产生的)。和的第一项对应于提供给第l光学路径60-l中的电光调制器54-l的输入信号EIN,l(例如，提供给电光调制器的光学信号)。和的第二项对应于由第l光学路径60-l上的第l天线30-l中的天线谐振元件52-l接收的THF信号34(例如，提供给第l光学路径中的电光调制器54-l并且调制到提供给电光调制器的光学信号上的电信号，如和的第一项所表示的)。
在等式1中，ELO2为光学本地振荡器信号LO2的场振幅，j为-1的平方根，ωLO2为光学本地振荡器信号LO2的角频率(对应于频率fLO2)，并且TDl为由第l相移器44-l引入到第l光学路径60-l中的光学本地振荡器信号LO2的时间延迟(例如，对应于(产生)该光学路径的光学相移的真实时间延迟)。光学相移/>以及因此时间延迟TDl可例如补偿因THF信号34的波在给定THF信号34的到达角的情况下未同时到达天线30-l中的每个天线而导致的THF信号34的撞击相位波前的运行时间的变化。等式1可被简化为如等式2所示。
如等式2所示，因每个天线30-l和每个光学路径60-l的运行时间ωRFτl(例如，来自THF信号34的到达角)而引入的相移可通过引入到该天线和光学路径的光学本地振荡器信号LO2的光学相移来补偿。换句话讲，L相移器44和光学组合器64可用于有效地合成相控天线阵列46的天线阵列响应(例如，在光域中)。然后，解调器70可通过解调(解码)经滤波信号E(t)中的调制m(t)来恢复所接收THF信号中的无线数据。
图3的示例是例示性的而非限制性的。如果需要，相移器44可耦接在电光调制器54与光学组合器64之间，而不是耦接在电光调制器54与LO光源55之间。在这些具体实施中，由于在信号顶部存在调制m(t)，因此将需要考虑绝对相位而不是电光调制器之前的光学本地振荡器信号的模360度相位。在其他具体实施中，相移器44可集成到电光调制器54中(例如，当使用等离子体技术来实现电光调制器54时)。电光调制器54可例如包括由从天线谐振元件52接收电信号的电极控制的一对光学相移器。光学相移器可被适配和/或控制(例如，使用偏置电压或控制信号)为除执行电光调制之外施加对应的光学相移
图4是来自相控天线阵列46的第l天线30-l的图。如图4所示，天线30-l可包括耦接到电光调制器54-l的天线谐振元件52-l。天线谐振元件52-1可包括一个或多个辐射(谐振)元件臂或其他谐振元件。在图4的示例中，天线30-l是具有天线谐振元件52-l的平面偶极子天线(有时被称为“蝶形”天线)，该天线谐振元件具有两个相对的谐振元件臂(例如，蝶形臂或偶极子臂)。这为例示性的，并且一般来讲，天线30可以是具有任何期望天线辐射元件架构的任何类型的天线。
如图4所示，电光调制器54-l(例如，MZM)可包括诸如光学臂80的第一光学臂、分支或路径，并且可包括诸如光学臂82的第二光学臂、分支或路径。光学臂80和82可设置在光学路径60-l上。光学臂80和82均可在光学路径60-l中的相同点处接收(光学)输入信号EIN,l，并且均可在光学路径60-l中的相同点处输出(光学)输出信号EOUT,l。光学臂80和82可各自耦接在电极86与84之间。电极84可接收偏置电压V偏置。
在信号接收期间，入射THF信号34在天线谐振元件52-l上产生电信号(频率为fRF的天线电流)。天线谐振元件52-l可耦接到电极86，并且可向电极86提供电信号(天线电流)。如果需要，放大器(例如，功率放大器、低噪声放大器等)可电耦接在天线谐振元件52-l与电极86之间(例如，在位置88处)。在存在施加到一个或两个臂的电压信号(例如，来自由天线谐振元件52-l产生的电信号)的情况下，沿着光学臂80和82传播光学本地振荡器信号LO2(例如，作为输入信号EIN,l)，允许在将天线输出端处的信号重新组合为输出信号EOUT,l之前，在每个光学臂上施加不同的光学相移(例如，其中在臂上产生的光学相位调制在电光调制器54-l的输出端处被转换为强度调制)。
由于施加到臂80和82的电压包括无线数据(例如，如在THF信号34中所接收的)，因此电光调制器54-l将无线数据调制到输入信号EIN,l上，从而产生输出信号EOUT,l。在其中相移器44集成到电光调制器54-l中的具体实施中，臂80和82可被进一步控制以对输入信号EIN,l施加光学相移如果需要，电光调制器54和/或相移器可使用等离子体技术来实现。在这些具体实施中，可省略位置88处的放大器。如果需要，控制电路14(图1)可提供具有不同幅度的偏置电压V偏置，以将电光调制器54置于不同的操作模式(例如，抑制光学载波信号的操作模式、不抑制光学载波信号的操作模式等)。
图1至图4的天线30可支持接收具有给定偏振(例如，诸如竖直偏振的线性极化)的THF信号34。如果需要，每个天线30可被配置为覆盖多个不同的偏振。图5是示出给定天线30可如何被配置为覆盖多个不同偏振的一个示例的图。
如图5所示，天线30可包括耦接到第一电光调制器54V以用于覆盖第一偏振(例如，诸如竖直偏振的第一线性偏振)的第一天线谐振元件52V，并且可包括耦接到第二电光调制器54H以用于覆盖不同于或正交于第一偏振的第二偏振(例如，诸如水平偏振的第二线性偏振)的第二天线谐振元件52H。天线谐振元件52V可被配置为接收THF信号34的第一偏振，而天线谐振元件52H被配置为接收THF信号34的第二偏振(例如，天线谐振元件52V可被取向为垂直于天线谐振元件52H)。
电光调制器54V可将通过具有第一偏振的天线谐振元件52V所接收的电信号调制到光学本地振荡器信号上，并且电光调制器54H可将通过具有第二偏振的天线谐振元件52H所接收的电信号调制到光学本地振荡器信号上。为使设备10内的空间最小化，天线谐振元件52V和电光调制器54V可竖直地堆叠在天线谐振元件52H和电光调制器54H上方或下方。在该示例中，天线30均可设置在诸如刚性或柔性印刷电路板的基板上。基板可包括多个堆叠电介质层(例如，陶瓷、环氧树脂、柔性印刷电路板材料、刚性印刷电路板材料等的层)。天线谐振元件52V和电光调制器54V可设置在基板的第一层上，而天线谐振元件52H和电光调制器54H设置在基板的第二层上。
如果需要，可向电光调制器54H和54V两者提供具有相同光学相移的相同光学本地振荡器信号LO2(例如，当第一偏振和第二偏振使用相同阵列响应时)。在其他具体实施中(例如，当第一偏振和第二偏振使用不同阵列响应时)，提供给电光调制器54V的光学本地振荡器信号LO2可被提供有第一光学相移/>(例如，与第一阵列响应相关联)，而提供给电光调制54H的光学本地振荡器信号LO2可被提供有第二光学相位移/>(例如，与第二阵列响应相关联)。如果需要，可使用其他天线架构。如果需要，图3至图5中的天线30可被配置为也发射THF信号。在这些具体实施中，电光调制器54可用诸如单行载波(UTC)光电二极管的光电二极管来代替，这些光电二极管使用第一光学本地振荡器信号和第二光学本地振荡器信号来照明并且接收控制天线在发射模式和接收模式之间切换的偏置电压。如果需要，这些光电二极管可使用等离子体技术来实现。
设备10可收集和/或使用个人可识别信息。众所周知，使用个人可识别信息应遵循公认为满足或超过维护用户隐私的行业或政府要求的隐私政策和做法。具体地，应管理和处理个人可识别信息数据，以使无意或未经授权的访问或使用的风险最小化，并应当向用户明确说明授权使用的性质。
上文结合图1至图5所述的方法和操作可以由设备10的部件使用软件、固件和/或硬件(例如，专用电路或硬件)来执行。用于执行这些操作的软件代码可存储在非暂态计算机可读存储介质(例如，有形计算机可读存储介质)上，该非暂态计算机可读存储介质存储在设备10的部件中的一个或多个部件上(例如，图1的存储电路16)。该软件代码有时可被称为软件、数据、指令、程序指令或代码。非暂态计算机可读存储介质可包括驱动器、非易失性存储器诸如非易失性随机存取存储器(NVRAM)、可移动闪存驱动器或其他可移动介质、其他类型的随机存取存储器等。存储在非暂态计算机可读存储介质上的软件可由设备10的部件中的一个或多个部件上的处理电路(例如，图1的处理电路18等)来执行。处理电路可包括微处理器、中央处理单元(CPU)、具有处理电路的专用集成电路或其他处理电路。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括：光源；解调器；光学路径，该光学路径位于该光源与该解调器之间；电光调制器，该电光调制器设置在该光学路径上并且具有电极；和天线谐振元件，该天线谐振元件耦接到该电光调制器的该电极。
根据另一实施方案，该电光调制器包括马赫-曾德尔调制器(MZM)。
根据另一实施方案，该电子设备包括放大器，该放大器耦接在该天线谐振元件与该电极之间。
根据另一实施方案，该电子设备包括：附加电光调制器，该附加电光调制器设置在该光学路径上并且具有附加电极；和附加天线谐振元件，该附加天线谐振元件耦接到该附加电极，该电光调制器与该附加电光调制器重叠并且该天线谐振元件被取向成与该附加天线谐振元件正交。
根据另一实施方案，该电子设备包括光学相移器，该光学相移器设置在该光学光源与该电光调制器之间的该光学路径上。
根据另一实施方案，该电子设备包括光学相移器，该光学相移器设置在该电光调制器与该解调器之间的该光学路径上。
根据另一实施方案，该光源被配置为在该光学路径上生成光学信号，并且该电光调制器被配置为将来自该天线谐振元件的电信号调制到该光学路径上的该光学信号上。
根据另一实施方案，该电光调制器被进一步配置为对该光学路径上的该光学信号施加光学相移，该电光调制器使用等离子体技术来实现。
根据另一实施方案，该电子设备包括：附加光学路径，该附加光学路径位于该光源与该解调器之间；附加电光调制器，该附加电光调制器设置在该附加光学路径上并且具有附加电极；附加天线谐振元件，该附加天线谐振元件耦接到该附加电极；和光学组合器，该光学组合器将该光学路径和该附加光学路径耦接到该解调器。
根据另一实施方案，该电子设备包括光学带通滤波器(BPF)，该光学BPF耦接在该光学组合器与该解调器之间。
根据另一实施方案，该电子设备包括相控天线阵列，该相控天线阵列被配置为接收频率大于或等于100GHz的射频信号，该相控天线阵列具有包括该天线谐振元件和该电光调制器的第一天线，并且该相控天线阵列具有包括该附加天线谐振元件和该附加电光调制器的第二天线。
根据一个实施方案，提供了一种无线电路，该无线电路包括：光源，该光源被配置为生成光学信号；光学组合器；分光器；一组光学路径，该组光学路径并联耦接在该光学组合器与该分光器之间，该分光器被配置为将该光学信号耦接到该组光学路径上；和相控天线阵列，该相控天线阵列具有设置在该组光学路径上的一组天线，该组天线被配置为接收射频信号并且被配置为使用所接收的射频信号来调制该光学信号。
根据另一实施方案，该无线电路包括解调器，该解调器光学耦接到该光学组合器的输出端。
根据另一实施方案，该组天线被配置为在该组光学路径上输出经调制光学信号，该光学组合器被配置为组合该经调制光学信号以生成经组合信号，并且该无线电路还包括耦接在该光学组合器与该解调器之间的带通滤波器。
根据另一实施方案，该带通滤波器被配置为通过从该经组合信号中滤除该光学信号和该光学信号的边带来生成经滤波光学信号，该解调器被配置为基于该经滤波光学信号从该射频信号中恢复无线数据。
根据另一实施方案，该组天线中的每个天线包括：相应电光调制器，该相应电光调制器设置在该组光学路径中的相应光学路径上；和相应天线谐振元件，该相应天线谐振元件耦接到该相应电光调制器。
根据另一实施方案，该无线电路包括一组光学相移器，该组光学相移器设置在该组光学路径上，该光学相移器被配置为对该光学信号施加一组光学相移。
根据一个实施方案，提供了一种无线电路，该无线电路包括：第一光学调制器，该第一光学调制器设置在第一光学路径上并且具有第一电极；第一天线谐振元件，该第一天线谐振元件耦接到该第一电极，该第一天线谐振元件被配置为接收射频信号，并且该第一电光调制器被配置为使用所接收的射频信号来调制光学信号；第二光学调制器，该第二光学调制器设置在第二光学路径上并且具有第二电极；第二天线谐振元件，该第二天线谐振元件耦接到该第二电极，该第二天线谐振元件被配置为接收该射频信号，并且该第二电光调制器被配置为使用所接收的射频信号来调制该光学信号；和光学组合器，该光学组合器耦接到该第一光学路径和该第二光学路径。
根据另一实施方案，该无线电路包括带通滤波器，该带通滤波器耦接到该光学组合器的输出端，该光学信号处于第一频率，该射频信号处于第二频率，并且该带通滤波器具有与等于该第一频率加上或减去该第二频率的第三频率重叠的通带。
根据另一实施方案，该第一天线谐振元件被配置为接收该射频信号的第一偏振，并且该第二天线谐振元件被配置为接收该射频信号的第二偏振，该第二偏振与该第一偏振正交。
前述内容仅为示例性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：
光源；
解调器；
光学路径，所述光学路径位于所述光源与所述解调器之间；
电光调制器，所述电光调制器设置在所述光学路径上并且具有电极；和
天线谐振元件，所述天线谐振元件耦接到所述电光调制器的所述电极。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述电光调制器包括马赫-曾德尔调制器(MZM)。
3.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：
放大器，所述放大器耦接在所述天线谐振元件与所述电极之间。
4.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：
附加电光调制器，所述附加电光调制器设置在所述光学路径上并且具有附加电极；和
附加天线谐振元件，所述附加天线谐振元件耦接到所述附加电极，其中所述电光调制器与所述附加电光调制器重叠并且所述天线谐振元件被取向成与所述附加天线谐振元件正交。
5.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：
光学相移器，所述光学相移器设置在所述光学光源与所述电光调制器之间的所述光学路径上。
6.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：
光学相移器，所述光学相移器设置在所述电光调制器与所述解调器之间的所述光学路径上。
7.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述光源被配置为在所述光学路径上生成光学信号，并且所述电光调制器被配置为将来自所述天线谐振元件的电信号调制到所述光学路径上的所述光学信号上。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述电光调制器被进一步配置为对所述光学路径上的所述光学信号施加光学相移，所述电光调制器使用等离子体技术来实现。
9.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：
附加光学路径，所述附加光学路径位于所述光源与所述解调器之间；
附加电光调制器，所述附加电光调制器设置在所述附加光学路径上并且具有附加电极；
附加天线谐振元件，所述附加天线谐振元件耦接到所述附加电极；和
光学组合器，所述光学组合器将所述光学路径和所述附加光学路径耦接到所述解调器。
10.根据权利要求9所述的电子设备，还包括：
光学带通滤波器(BPF)，所述光学带通滤波器耦接在所述光学组合器与所述解调器之间。
11.根据权利要求9所述的电子设备，还包括：
相控天线阵列，所述相控天线阵列被配置为接收频率大于或等于100GHz的射频信号，所述相控天线阵列具有包括所述天线谐振元件和所述电光调制器的第一天线，并且所述相控天线阵列具有包括所述附加天线谐振元件和所述附加电光调制器的第二天线。
12.一种无线电路，包括：
光源，所述光源被配置为生成光学信号；
光学组合器；
分光器；
一组光学路径，所述一组光学路径并联耦接在所述光学组合器与所述分光器之间，所述分光器被配置为将所述光学信号耦接到所述一组光学路径上；和
相控天线阵列，所述相控天线阵列具有设置在所述一组光学路径上的一组天线，其中所述一组天线被配置为接收射频信号并且被配置为使用所接收的射频信号来调制所述光学信号。
13.根据权利要求12所述的无线电路，还包括：
解调器，所述解调器光学耦接到所述光学组合器的输出端。
14.根据权利要求13所述的无线电路，其中所述一组天线被配置为在所述一组光学路径上输出经调制光学信号，所述光学组合器被配置为组合所述经调制光学信号以生成经组合信号，并且所述无线电路还包括耦接在所述光学组合器与所述解调器之间的带通滤波器。
15.根据权利要求14所述的无线电路，其中所述带通滤波器被配置为通过从所述经组合信号中滤除所述光学信号和所述光学信号的边带来生成经滤波光学信号，所述解调器被配置为基于所述经滤波光学信号从所述射频信号中恢复无线数据。
16.根据权利要求12所述的无线电路，其中所述一组天线中的每个天线包括：
相应电光调制器，所述相应电光调制器设置在所述一组光学路径中的相应光学路径上；和
相应天线谐振元件，所述相应天线谐振元件耦接到所述相应电光调制器。
17.根据权利要求12所述的无线电路，还包括：
一组光学相移器，所述一组光学相移器设置在所述一组光学路径上，所述光学相移器被配置为对所述光学信号应用一组光学相移。
18.一种无线电路，包括：
第一光学调制器，所述第一光学调制器设置在第一光学路径上并且具有第一电极；
第一天线谐振元件，所述第一天线谐振元件耦接到所述第一电极，所述第一天线谐振元件被配置为接收射频信号，并且所述第一电光调制器被配置为使用所接收的射频信号来调制光学信号；
第二光学调制器，所述第二光学调制器设置在第二光学路径上并且具有第二电极；
第二天线谐振元件，所述第二天线谐振元件耦接到所述第二电极，所述第二天线谐振元件被配置为接收所述射频信号，并且所述第二电光调制器被配置为使用所接收的射频信号来调制所述光学信号；和
光学组合器，所述光学组合器耦接到所述第一光学路径和所述第二光学路径。
19.根据权利要求18所述的无线电路，还包括：
带通滤波器，所述带通滤波器耦接到所述光学组合器的输出端，其中所述光学信号处于第一频率，所述射频信号处于第二频率，并且所述带通滤波器具有与等于所述第一频率加上或减去所述第二频率的第三频率重叠的通带。
20.根据权利要求18所述的无线电路，其中所述第一天线谐振元件被配置为接收所述射频信号的第一偏振，并且所述第二天线谐振元件被配置为接收所述射频信号的第二偏振，所述第二偏振与所述第一偏振正交。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000214199A (ja) * 1999-01-21 2000-08-04 Tokin Corp センシング装置
JP2000304792A (ja) * 1999-04-16 2000-11-02 Tokin Corp 光電界センサ
TWI286023B (en) * 2005-12-30 2007-08-21 Ind Tech Res Inst Optoelectric sensing system for electric field signal
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
CN101964683B (zh) * 2010-09-21 2013-05-08 上海大学 串并联调制光学倍频毫米波RoF系统及其QPSK/16QAM调制方法
US9036954B2 (en) * 2011-04-01 2015-05-19 Intel Corporation Optical waveguide structure
US10897309B2 (en) * 2015-08-03 2021-01-19 Phase Sensitive Innovations, Inc. Distributed array for direction and frequency finding
US10236955B2 (en) * 2016-02-19 2019-03-19 Elwha Llc System with transmitter and receiver remote from one another and configured to provide a channel capacity that exceeds a saturation channel capacity
US11415613B2 (en) * 2019-03-21 2022-08-16 Mie University Electric field detection device and electric field detector

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