ES2322533A1 - System and optical conformation method of makes (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Sistema y método de conformación óptica de haces.Optical shaping system and method of you do
La invención que se describe tiene su campo de aplicación en las comunicaciones ópticas para aquellos ámbitos (radares, satélites, aplicaciones militares, entre otros), donde se requiere un control óptico de la fase de las señales ópticas y obtener una multiplicidad de desfases progresivos, por ejemplo en el conformado óptico de haces para agrupaciones de antenas para que cada agrupación de antenas pueda ofrecer simultáneamente una pluralidad de haces fijos o móviles.The invention described has its field of application in optical communications for those areas (radars, satellites, military applications, among others), where requires an optical control of the phase of the optical signals and obtain a multiplicity of progressive lags, for example in optical beam shaping for antenna groupings so that each cluster of antennas can simultaneously offer a plurality of fixed or mobile beams.
Más concretamente, la presente invención se refiere a un sistema y método de conformación óptica de haces basado en una etapa integrada de generación heterodina óptica y matrices de desfase fijo.More specifically, the present invention is refers to a system and method of optical beam shaping based on an integrated stage of optical heterodyne generation and fixed offset matrices.
En el campo de la conformación eléctrica de haces, se utilizan las matrices desfasadoras eléctricas fijas, tales como la matriz de Butler, Blass y Rotman, por citar algunos ejemplos.In the field of electrical shaping of beams, fixed electric phase shifting dies are used, such as the Butler, Blass and Rotman matrix, to name a few examples.
En el dominio óptico, también se implementan matrices desfasadoras fijas que combinan las ventajas intrínsecas de las matrices desfasadoras fijas eléctricas, tales como la capacidad de generar múltiples desfases progresivos simultáneos y su mejor escalabilidad de cara a grandes agrupaciones de antenas, con las propias de trabajar en dominio óptico: bajas pérdidas, bajo peso y tamaño, inmunidad frente a interferencias electromagnéticas o el funcionamiento simultáneo con diversas portadoras ópticas (WDM). Las redes conformadoras ópticas basadas en este tipo de matrices de desfase se enmarcan dentro de los sistemas de detección remota heterodina, puesto que de otra forma no es posible trasladar al dominio eléctrico las variaciones de la fase óptica que provocan.In the optical domain, they are also implemented fixed phase shifting dies that combine intrinsic advantages of electric fixed phase shifting dies, such as the ability to generate multiple simultaneous progressive lags and its best scalability for large groups of antennas, with those of working in the optical domain: low losses, low weight and size, immunity against electromagnetic interference or Simultaneous operation with various optical carriers (WDM). Optical shaping networks based on this type of matrix offset are framed within remote sensing systems heterodyne, since otherwise it is not possible to transfer to electrical domain the variations of the optical phase that provoke
Un ejemplo de red conformadora de haces basada en generación heterodina óptica y que usa matrices ópticas de elementos desfasadores/retardadores es el descrito en la solicitud de patente WO 03/079101. En esta red la señal eléctrica deseada se obtiene al introducir dos señales ópticas en un elemento conversor opto-electrónico, que son separadas en frecuencia el mismo valor que la frecuencia deseada.An example of a beamforming network based in optical heterodyne generation and using optical matrices of phase shifters / retarders is the one described in the application WO 03/079101. In this network the desired electrical signal is obtained by entering two optical signals in a converter element opto-electronic, which are separated in frequency the Same value as desired frequency.
El proceso de separación en dos caminos físicos distintos de las componentes espectrales ópticas se conoce como batido heterodino y se realiza básicamente mediante el siguiente principio de operación:The process of separation into two physical paths distinct from the optical spectral components is known as heterodyne milkshake and is basically done by the following operating principle:
Una de las dos señales ópticas atraviesa un elemento conmutador y una matriz de desfase fijo (por ejemplo una matriz de Butler), obteniéndose tantas réplicas de esta señal como puertos de salida de la matriz y con un perfil de desfases determinados (entendido como la diferencia de fase relativa entre las señales). La otra señal se lleva por un camino adyacente hacia la parte de salida, donde se divide en tantas réplicas como puertos de salida tiene la matriz de desfase, conservando un desfase relativo nulo entre estas réplicas. En la etapa de salida se combinan una a una las réplicas de los dos caminos. Cada una de las señales ópticas son detectadas por un detector opto-electrónico (fotodiodo) y convertidas a señal eléctrica. La fase de estas señales se corresponde con la diferencia de fase de las señales ópticas combinadas.One of the two optical signals crosses a switching element and a fixed offset matrix (for example a Butler's matrix), obtaining as many replicas of this signal as matrix output ports and with a offset profile determined (understood as the relative phase difference between the signs). The other signal is carried along an adjacent road to the output part, where it is divided into as many replicas as ports Output has the offset matrix, retaining a offset null relative between these replicas. In the exit stage they combine one by one the replicas of the two paths. Each of the optical signals are detected by a detector opto-electronic (photodiode) and converted to signal electric The phase of these signals corresponds to the phase difference of the combined optical signals.
Si bien en la citada WO 03/079101 se exponen multitud de variantes del sistema de conformación, en común requieren:Although in said WO 03/079101 they are exposed multitude of conformation system variants, in common require:
- un camino de referencia para que entregue una de las dos componentes espectrales, una vez separadas las señales en una sub-matriz de distribución pasiva, hacia una etapa de salida; y- a reference path for you to deliver a of the two spectral components, once the signals are separated in a passive distribution sub-matrix, towards a exit stage; Y
- la mencionada etapa de salida, que incluye un divisor sin desfase de la señal del camino de referencia y tantos acopladores ópticos como número de puertos de la matriz de desfase fijo.- the mentioned exit stage, which includes a splitter without offset of the reference road signal and so many optical couplers as number of offset matrix ports permanent.
Todas las variantes del sistema de conformación óptica que se recogen en WO 03/079101 presentan los siguientes inconvenientes:All variants of the forming system Optics included in WO 03/079101 have the following inconveniences:
- Debido a que el funcionamiento se basa en generación heterodina óptica, es necesario mantener la coherencia de las señales ópticas (primero separadas y luego juntadas), es decir, se precisa que los caminos que recorren las dos componentes espectrales sean lo más iguales posibles y no presenten variaciones aleatorias. Si se pierde la coherencia (porque los caminos recorridos son distintos o fluctúan, como por ejemplo en las fibras óptica estándar), las señales de salida se convierten en aleatorias y ruidosas, por lo que el sistema deja de funcionar.- Because the operation is based on heterodyne optical generation, it is necessary to maintain consistency of the optical signals (first separated and then joined), is that is, it is necessary that the paths that the two components travel spectral are as equal as possible and do not show variations random. If coherence is lost (because the roads paths are different or fluctuate, such as in fibers standard optics), the output signals become random and noisy, so the system stops working.
- Para mantener tal coherencia, todos los
caminos ópticos deben estar implementados en un mismo chip de
óptica integrada (un cristal compacto de semiconductor con guías de
onda ópticas), o bien, si el sistema se implementa de manera no
integrada, es necesario establecer con una muy alta precisión un
lazo de enganche de fase
óptica.- To maintain such coherence, all optical paths must be implemented in the same integrated optical chip (a compact semiconductor crystal with optical waveguides), or, if the system is implemented in a non-integrated manner, it is necessary to establish with a very high precision a phase hitch loop
optics.
En particular, en el caso de tener todos los caminos ópticos integrados en un mismo chip, se tiene la limitación de la resolución de los procesos de fabricación que hace que, aún implementando todo el sistema de forma integrada, haya una incertidumbre muy elevada en cuanto a la fase de las señales ópticas dentro del mismo, debido principalmente a la complejidad del sistema. Cabe recordar que el principal objetivo del sistema es conseguir desfases precisos de las señales de salida de cara a apuntar el haz radiado por una antena de agrupación en una dirección determinada del espacio. Por consiguiente, el sistema de conformado se ve limitado de forma práctica a pocos puertos de salida.In particular, in the case of having all optical paths integrated in the same chip, you have the limitation of the resolution of the manufacturing processes that makes, even implementing the entire system in an integrated way, there is a very high uncertainty regarding the phase of the signals optics within it, mainly due to the complexity of the system. It should be remembered that the main objective of the system is get precise lags of the output signals for aim the beam radiated by a clustering antenna on a determined direction of space. Therefore, the system of conformed is practically limited to a few ports of exit.
En caso de implementar el sistema de manera no integrada (por ejemplo, pasivo. Estos filtros pueden tener una respuesta periódica de manera que realicen la misma funcionalidad para diversas parejas de componentes espectrales en distintas frecuenciasIn case of implementing the system in a non- integrated (for example, passive. These filters may have a periodic response so that they perform the same functionality for different pairs of spectral components in different frequencies
- Una sub-matriz de distribución pasiva configurada para encaminar, mediante una distribución predeterminada y fija, las componentes espectrales ya separadas por un puerto de salida hacia la matriz de desfase fijo. La sub-matriz de distribución pasiva tiene tantos puertos de salida, que constituyen los puertos de salida del bloque óptico pasivo, como puertos de entrada tiene la matriz de desfase fijo (i.e., N) y el número de puertos de entrada es el doble (i.e., 2N), estando cada puerto de entrada de la sub-matriz de distribución pasiva (que es una sub-matriz 2NxN) conectado a un filtro óptico de las N parejas que hay en dicho el bloque óptico pasivo.- A distribution sub-matrix passive configured to route, through a distribution default and fixed, the spectral components already separated by an output port to the fixed offset matrix. The passive distribution sub-matrix has so many output ports, which constitute the output ports of the block Passive optical, as input ports has the offset matrix fixed (i.e., N) and the number of input ports is double (i.e., 2N), each input port of the sub-matrix being passive distribution (which is a sub-matrix 2NxN) connected to an optical filter of the N pairs that are in said the passive optical block
En una posible realización del sistema, los filtros ópticos están configurados por parejas de una misma forma, es decir, para filtrar un mismo par de frecuencias. Todas las N parejas de filtros son iguales en este caso. Cada pareja está formada-por-un- primer filtro óptico configurado para entregar una primera portadora óptica a un puerto de entrada de la sub-matriz de distribución pasiva (hacia un primer camino) y un segundo filtro óptico configurado para entregar una segunda portadora óptica a otro puerto de entrada de la sub-matriz de distribución pasiva (hacia un segundo camino).In a possible embodiment of the system, the optical filters are configured in pairs in the same way, that is, to filter the same frequency pair. All the N filter pairs are the same in this case. Each couple is formed-by-a- first optical filter configured to deliver a first optical carrier to a port input of the passive distribution sub-matrix (towards a first path) and a second configured optical filter to deliver a second optical carrier to another input port of the passive distribution sub-matrix (towards a second way).
Este caso de N parejas de filtros en el bloque óptico pasivo idénticamente configuradas corresponde al uso de una fuente óptica generando portadoras ópticas a frecuencias fijas. Conectado a la salida de esa fuente óptica, el sistema adicionalmente puede comprender un elemento de conmutación óptica dotado de una entrada por donde recibe la señal óptica de entrada procedente de la fuente y la conmuta con todas sus componentes espectrales hacia una pluralidad (N) de salidas. Cada salida del elemento conmutador óptico está conectada a un puerto de entrada del bloque óptico pasivo.This case of N pairs of filters in the block identically configured passive optical corresponds to the use of a optical source generating optical carriers at fixed frequencies. Connected to the output of that optical source, the system additionally it can comprise an optical switching element equipped with an input where it receives the optical input signal coming from the source and switches it with all its components spectral towards a plurality (N) of outputs. Each departure from optical switch element is connected to an input port of the passive optical block.
Otra opción de realización del sistema es fabricar el bloque óptico pasivo con un solo puerto de entrada y conectarlo directamente a la fuente óptica. En tal caso, se usa una fuente óptica sintonizable para cambiar la longitud de onda de las portadoras ópticas (componentes espectrales de la o las señales ópticas) generadas para conformar la señal óptica de entrada y que se inyecta con todas sus componentes espectrales al bloque óptico pasivo, a través de su único puerto de entrada. Si se sintoniza la frecuencia óptica de la fuente, los filtros ópticos de dicho bloque óptico pasivo están configurados a diferentes pares de frecuencias.Another system realization option is manufacture the passive optical block with a single input port and connect it directly to the optical source. In such a case, a tunable optical source to change the wavelength of the optical carriers (spectral components of the signal or signals optical) generated to form the optical input signal and that it is injected with all its spectral components into the optical block passive, through its only port of entry. If you tune the optical frequency of the source, the optical filters of said block Passive optics are configured to different pairs of frequencies
A la salida del conjunto integrado, el sistema puede comprender adicionalmente una pluralidad (N) de convertidores opto-electrónicos (por ejemplo, fotodetectores), capaces de generar una pluralidad (N) de señales eléctricas, a partir de cada par de componentes espectrales. Cada convertidor opto-electrónico se conecta a un puerto de salida (5) de la matriz de desfase fijo para pasar las señales, con su respectivo perfil de fase, del dominio óptico al eléctrico. Las señales eléctricas pueden entonces ser entregadas, por ejemplo, a las correspondientes antenas de una agrupación ("array", en inglés).At the exit of the integrated set, the system may additionally comprise a plurality (N) of converters opto-electronics (for example, photodetectors), capable of generating a plurality (N) of electrical signals, to from each pair of spectral components. Each converter opto-electronic connects to an output port (5) of the fixed offset matrix to pass the signals, with their respective phase profile, from the optical to the electrical domain. The electrical signals can then be delivered, for example, to the corresponding antennas of a cluster ("array", in English).
Otro aspecto de la invención se refiere a un método de conformación óptica de haces, que se basa en el principio de generación heterodina óptica para, a partir de una señal óptica de entrada que contiene al menos dos componentes espectrales o portadoras ópticas separadas en frecuencia, entregar una pluralidad de réplicas de las componentes espectrales con un desfase fijo determinado para cada réplica. Estas réplicas se obtienen a la salida de una matriz de desfase fijo como las mencionadas anteriormente (matrices de Butler, Blass, Rotman o cualquier otra estructura que replique la señal de entrada a la salida con un determinado desfase), dependiendo el desfase que se establece entre las componentes espectrales del puerto de salida por donde la matriz desfasadora las entrega.Another aspect of the invention relates to a optical beam shaping method, which is based on the principle of optical heterodyne generation for, from an optical signal input that contains at least two spectral components or optical carriers separated in frequency, deliver a plurality of replicas of the spectral components with a fixed offset determined for each replica. These replicas are obtained at output of a fixed offset matrix as mentioned previously (Butler, Blass, Rotman or any other matrices structure that replicates the input signal to the output with a certain lag), depending on the lag that is established between the spectral components of the exit port where the offset matrix delivers them.
Previo al paso de réplica de la señal óptica en la matriz de desfase fijo por cada una de sus salidas, el método de conformación óptica de haces que se propone primeramente procede a conmutar la señal óptica de entrada, con todas sus componentes espectrales, para luego separarlas por diferentes caminos físicos y encaminarlas hacia uno u otro puerto de entrada de dicha matriz de desfase fijo. Es en la misma matriz de desfase fijo donde se reúnen las portadoras ópticas a ser replicadas y ulteriormente, por medio de conversores opto-electrónicos, transformadas en señales eléctricas (tantas como salidas tiene la matriz de desfase fijo) con sus correspondientes desfases.Prior to the replication step of the optical signal in the fixed offset matrix for each of its outputs, the method of optical conformation of beams that is proposed first proceeds to Switch the optical input signal, with all its components spectral, then separate them by different physical paths and route them to one or another input port of said matrix of fixed lag It is in the same fixed offset matrix where they meet the optical carriers to be replicated and subsequently, by means of of opto-electronic converters, transformed into electrical signals (as many as outputs has the offset matrix fixed) with their corresponding lags.
Cabe destacar aquí algunas de las ventajas que presenta este método gracias a las características hasta aquí descritas y que lo diferencian de los métodos de conformación de haces basados en generación heterodina óptica existentes hasta la fecha:It is worth highlighting here some of the advantages that present this method thanks to the features so far described and that differentiate it from the conformation methods of beams based on existing heterodyne optical generation up to date:
- La conmutación de la señal óptica a los puertos de entrada de la matriz de desfase fijo se traslada al principio del proceso, produciéndose antes de realizar la separación de componentes espectrales y, por lo tanto, no afecta a la pérdida de coherencia de las señales ópticas. Por consiguiente, se evitan las restricciones de soluciones anteriores (como la recogida en WO 03/079101) de tener que implementar los caminos de todas las portadoras ópticas en un mismo chip de óptica integrada o un bucle de enganche de fase óptica de gran precisión. El presente método permite implementar este paso de conmutación de la señal óptica, sin riesgo de perder la coherencia entre señales ópticas, como un bloque externo conectado, por ejemplo, mediante fibra óptica sin más problemas.- The switching of the optical signal to the fixed offset matrix input ports are moved to beginning of the process, occurring before performing the separation of spectral components and therefore does not affect the loss of coherence of the optical signals. Therefore, restrictions on previous solutions are avoided (such as collection in WO 03/079101) of having to implement the paths of all optical carriers on the same integrated optical chip or a high precision optical phase hitch loop. The present method allows to implement this signal switching step optical, without the risk of losing coherence between optical signals, as an external block connected, for example, by fiber Optics without further problems.
- La unión posterior de las componentes espectrales implicadas en este proceso heterodino se produce directamente dentro de la matriz de desfase fijo, luego ya no se necesita una etapa final de acoplamiento (al contrario de lo que ocurre en WO 03/079101). Este hecho representa una importante mejora porque, además de reducir la complejidad de implementación (se elimina la etapa final de acoplamiento óptico), se logra compensar al menos parte de los errores que se puedan inducir sobre el desfase de las señales (por ejemplo, provocados por errores de fabricación), puesto que ambas componentes espectrales viajan juntas por la misma matriz de desfase fijo. Además, se reduce al mínimo el tramo del circuito en que las componentes ópticas viajan separadas (proceso heterodino), lo que también disminuye la probabilidad de errores por perdida de coherencia. Todo esto facilita enormemente la fabricación e implementación práctica del método.- The posterior union of the components spectral involved in this heterodyne process occurs directly within the fixed offset matrix, then it is no longer you need a final stage of coupling (contrary to what occurs in WO 03/079101). This fact represents an important improvement because, in addition to reducing the complexity of implementation (it eliminates the final stage of optical coupling), it is possible to compensate at least part of the errors that can be induced on the signal offset (for example, caused by errors in manufacturing), since both spectral components travel together by the same fixed offset matrix. In addition, it is reduced to minimum the section of the circuit in which the optical components travel separated (heterodyne process), which also decreases the Probability of errors due to loss of coherence. All this greatly facilitates the manufacture and practical implementation of method.
Este método separa las componentes espectrales de la señal de entrada en distintos caminos mediante un filtrado óptico realizado por parejas de frecuencias. Seguidamente, las componentes espectrales ya separadas se encaminan mediante una distribución preestablecida, fijada para cada pareja de frecuencias, la cual determina el puerto de entrada por el que se inyecta cada portadora óptica a la matriz de desfase fijo y, por tanto, el puerto de salida a través del que se entregan las réplicas; es decir, el encaminamiento que sigue a la separación de las componentes espectrales determina por cada pareja de frecuencias el desfase fijo con el que se replican las componentes espectrales.This method separates the spectral components of the input signal in different paths by filtering optical performed by pairs of frequencies. Then the already separated spectral components are routed through a preset distribution, set for each pair of frequencies, which determines the input port through which inject each optical carrier to the fixed offset matrix and, for therefore, the port of departure through which the replicas; that is, the routing that follows the separation of the spectral components determined by each pair of frequencies the fixed offset with which the components are replicated Spectral
El paso de conmutación de la señal óptica previo a la separación de las portadoras ópticas puede implementarse con un conmutador óptico externo (no integrado con la matriz de desfase fijo). Una alternativa de realización consiste en variar la frecuencia óptica de la señal de entrada, para poder cambiar la longitud de onda de las componentes espectrales antes de ser separadas en los diferentes caminos.The switching step of the previous optical signal to the separation of the optical carriers can be implemented with an external optical switch (not integrated with the offset matrix permanent). An alternative embodiment is to vary the optical frequency of the input signal, to be able to change the wavelength of the spectral components before being separated on different paths.
En caso de usar un conmutador óptico, la separación de las componentes espectrales se realiza mediante un conjunto de parejas idénticas de filtros ópticos configurados con un mismo par de frecuencias ópticas. Es decir, el conmutador óptico entrega la señal óptica de entrada con todas sus componentes espectrales para ser filtrada por un mismo par de frecuencias ópticas.In case of using an optical switch, the separation of the spectral components is done by a set of identical pairs of optical filters configured with the same pair of optical frequencies. That is, the optical switch delivers the optical input signal with all its components spectral to be filtered by the same frequency pair Optical
En el otro caso, esto es, usando una fuente óptica cuya frecuencia se puede sintonizar, la separación de las componentes espectrales se realiza mediante un conjunto de parejas de filtros ópticos, estando configura cada pareja de filtros con un par de frecuencias ópticas diferente. Es decir, la conmutación de la señal de entrada se realiza mediante variación en longitud de onda de las portadoras ópticas que conforman la señal de entrada y el filtrado óptico se realiza por diferentes pares de frecuencias ópticas, en correspondencia con las longitud de onda de las componentes espectrales generadas por la fuente.In the other case, that is, using a source optics whose frequency can be tuned, the separation of spectral components is done by a set of pairs of optical filters, being configured each pair of filters with a pair of different optical frequencies. That is, the switching of the Input signal is performed by wavelength variation of the optical carriers that make up the input signal and the optical filtering is done by different frequency pairs optical, in correspondence with the wavelengths of the spectral components generated by the source.
El método de conformación óptica de haces así descrito hace posible que sólo los pasos de separación de las componentes espectrales en caminos, su posterior unión y réplica tengan que ser implementados en óptica integrada (en el mismo sustrato donde está integrada la matriz de desfase fijo usada).The method of optical shaping of beams like this described makes it possible that only the separation steps of the spectral components in roads, their subsequent union and replication have to be implemented in integrated optics (in it substrate where the fixed offset matrix used is integrated).
Adicionalmente, el método puede completarse con el paso de convertir las réplicas de las portadoras ópticas obtenidas a la salida de la matriz de desfase fijo en correspondientes señales eléctricas, destinadas por ejemplo a ser entregadas a una agrupación de antenas.Additionally, the method can be completed with the step of converting the optical carrier replicas obtained at the exit of the fixed offset matrix in corresponding electrical signals, intended for example to be delivered to a group of antennas.
Finalmente, cabe observar que el método descrito permite implementar un sistema o red de conformación óptica de haces que mantiene (al igual que la descrita en WO 03/079101) la capacidad multihaz simultánea, pues permite inyectar una pluralidad de señales ópticas por distintos puertos de entrada de la matriz desfasadora fija para ser radiadas, una vez pasadas del dominio óptico al eléctrico, por las antenas en diversas direcciones del espacio de manera simultánea (y además de forma ortogonal en caso de usar estructuras del tipo matriz de Butler para replicar la señal con desfase fijo).Finally, it should be noted that the method described allows to implement an optical shaping system or network of you do that maintains (as described in WO 03/079101) the simultaneous multi-beam capacity, as it allows to inject a plurality of optical signals through different matrix input ports fixed phase shifter to be radiated, once passed from the domain optical to electric, by the antennas in different directions of the space simultaneously (and also orthogonally in case of using Butler's matrix type structures to replicate the signal with fixed offset).
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de esta descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical realization of it, is accompanied as part member of this description, a set of drawings where with illustrative and non-limiting nature, what has been represented next:
La figura 1.- Muestra un diagrama de bloques del sistema de conformación óptica de haces, según una primera realización de la invención.Figure 1.- Shows a block diagram of the optical beam shaping system, according to a first embodiment of the invention.
La figura 2.- Muestra un diagrama de bloques de un detalle del bloque óptico pasivo del sistema ilustrado en la figura anterior.Figure 2.- Shows a block diagram of a detail of the passive optical block of the system illustrated in the previous figure.
La figura 3.- Muestra un diagrama de bloques del sistema de conformación óptica de haces, según una segunda realización de la invención.Figure 3.- Shows a block diagram of the optical beam shaping system, according to a second embodiment of the invention.
La figura 4.- Muestra un diagrama de bloques de un detalle del bloque óptico pasivo del sistema ilustrado en la figura anterior.Figure 4.- Shows a block diagram of a detail of the passive optical block of the system illustrated in the previous figure.
A la vista de las figuras reseñadas, pueden describirse aquí dos posibles realizaciones prácticas de la invención.In view of the figures outlined, they can described here two possible practical embodiments of the invention.
Las figuras 1 y 2 corresponde a una primera realización del sistema de conformación óptica de haces, que comprende un bloque óptico pasivo (1) con el mismo número de puertos de entrada y salida que la matriz de desfase fijo (2). Cada puerto de entrada del bloque óptico pasivo (1) está conectado a una de las posibles salidas de un elemento de conmutación óptica (12) que, a diferencia de sistemas antecedentes como el de WO 03/079101 traslada la conmutación de puertos al principio del sistema. La entrada del elemento de conmutación óptica (12) se conecta a una fuente óptica (11), en la que entra una señal de radiofrecuencia (10) y partir de la que se generan las componentes espectrales separadas en frecuencia de la señal óptica.Figures 1 and 2 correspond to a first realization of the optical beam shaping system, which it comprises a passive optical block (1) with the same number of input and output ports than the fixed offset matrix (2). Every Passive optical block input port (1) is connected to a of the possible outputs of an optical switching element (12) which, unlike previous systems such as WO 03/079101 move the port switching to the beginning of the system. The Optical switching element input (12) is connected to a optical source (11), into which a radio frequency signal enters (10) and from which the spectral components are generated separated in frequency from the optical signal.
Las componentes espectrales de la señal óptica inyectada en un puerto de entrada del bloque óptico pasivo (1) son separadas en dos caminos mediante unos filtros ópticos (6), que aquí están ajustados a un mismo par de frecuencias. Las dos componentes se inyectan en una sub-matriz de distribución pasiva (7) con un número (2N) puertos de entrada doble al de puertos de salida, siendo N el número de puertos de entrada y de salida de la matriz de desfase fijo (2). La sub-matriz de distribución pasiva (7) encamina las señales a determinados puertos de salida y, por tanto, puertos de entrada (4) de la matriz de desfase fijo (2), conforme a una distribución preestablecida y fija.The spectral components of the optical signal injected into an input port of the passive optical block (1) are separated into two paths by means of optical filters (6), which here they are set to the same frequency pair. Both components are injected into a sub-matrix of Passive distribution (7) with a number (2N) dual input ports to the output ports, where N is the number of input ports and output of the fixed offset matrix (2). The passive distribution sub-matrix (7) routes the signals to certain output ports and therefore ports of input (4) of the fixed offset matrix (2), according to a preset and fixed distribution.
El bloque óptico pasivo (1) y la matriz de desfase fijo (2) se implementan mediante óptica integrada en un mismo sustrato.The passive optical block (1) and the matrix of Fixed offset (2) are implemented using integrated optics in a same substrate.
Dependiendo de por cuál de los N puertos de entrada (3) del bloque óptico pasivo (1) se introduzca la señal óptica, sus componentes espectrales se encaminan por distintos puertos de la matriz de desfase (2). Con la matriz de desfase (2), que puede ser por ejemplo matriz de Butler, Blass o Rotman, se obtienen réplicas de ambas señales en todos los puertos de salida (5) de la matriz de desfase fijo (2) con un determinado perfil de fase cada una. El perfil de fase depende del puerto de entrada (4) a la matriz de desfase fijo (2) seleccionado para inyectar las componentes espectrales que conforman la señal desde la salida de la sub-matriz de distribución pasiva (7).Depending on which of the N ports of input (3) of the passive optical block (1) the signal is input optical, its spectral components are routed by different offset matrix ports (2). With the offset matrix (2), which can be for example Butler, Blass or Rotman matrix, it get replicas of both signals on all output ports (5) of the fixed offset matrix (2) with a certain profile of phase each. The phase profile depends on the input port (4) to the fixed offset matrix (2) selected to inject the spectral components that make up the signal from the output of the passive distribution sub-matrix (7).
A la salida de la matriz de desfase fijo (2) están conectados los convertidores opto-electrónicos (13) que generan la señal eléctrica mediante el batido de las componentes espectrales. El desfase de esta señal generada será igual a la diferencia de fase de ambas componentes espectrales. Así, para un puerto de entrada (3) se generan tantas señales eléctricas como puertos de la matriz de desfase (2), las cuales pueden ser radiadas por una agrupación de antenas (14). El perfil de fase que presentan estas señales depende del puerto de entrada (3) del bloque óptico pasivo (1) seleccionado, y cada uno de los perfiles de fase hace que la antena (14) apunte el haz radiado a una dirección del espacio diferente.At the exit of the fixed offset matrix (2) converters are connected opto-electronics (13) that generate the signal electric by beating the spectral components. He offset of this generated signal will be equal to the phase difference of both spectral components. So, for an input port (3) as many electrical signals are generated as matrix ports Offset (2), which can be radiated by a grouping of antennas (14). The phase profile presented by these signals depends on the input port (3) of the passive optical block (1) selected, and each of the phase profiles makes the antenna (14) point the beam at a direction of space different.
Una segunda realización posible de la invención es la mostrada en las figuras 3 y 4, siendo muy similar a la primera salvo que se usa una fuente óptica (15) sintonizable, con lo que se selecciona la dirección de apuntamiento del haz radiado a la salida del sistema cambiando la longitud de onda de las componentes espectrales a la entrada. Esta fuente óptica (15) está conectada directamente, sin necesidad de conmutador óptico, al bloque óptico pasivo (1), que en esta realización tiene un solo puerto de entrada (8). Otra diferencia del bloque óptico pasivo (1) con respecto a lo descrito en la primera realización es que cada par de los filtros ópticos (9) empleados para separar las componentes espectrales, en este caso se ajustan a distintas frecuencias, en vez de a una misma pareja de frecuencias.A second possible embodiment of the invention it is the one shown in figures 3 and 4, being very similar to the first unless a tunable optical source (15) is used, with which is selected the aiming direction of the beam radiated to the system output by changing the wavelength of the spectral components at the entrance. This optical source (15) is connected directly, without the need for an optical switch, to the passive optical block (1), which in this embodiment has only one port of entry (8). Another difference of the passive optical block (1) with respect to what is described in the first embodiment is that each pair of optical filters (9) used to separate the spectral components, in this case they fit different frequencies, instead of the same frequency pair.
En este texto, la palabra "comprende" y sus variantes (como "comprendiendo", etc.) no deben interpretarse de forma excluyente, es decir, no excluyen la posibilidad de que lo descrito incluya otros elementos, pasos etc.In this text, the word "understand" and its variants (such as "understanding", etc.) should not be interpreted excluding, that is, they do not exclude the possibility that described include other elements, steps etc.
Claims (16)
- --
- una fuente óptica (11, 15) capaz de generar al menos dos portadoras ópticas con una separación en frecuencia que constituyen unas componentes espectrales,a optical source (11, 15) capable of generating at least two carriers optics with a frequency separation that constitute spectral components,
- --
- una matriz de desfase fijo (2) dotada de una pluralidad (N) de puertos de entrada (4) y de una pluralidad (M) de puertos de salida (5),a fixed offset matrix (2) provided with a plurality (N) of ports input (4) and a plurality (M) of output ports (5),
- --
- un bloque óptico pasivo (1) dotado de al menos un puerto de entrada (3, 8), estando cada puerto de entrada (3, 8) del bloque óptico pasivo (1) adaptado para recibir todas las componentes espectrales generadas por la fuente óptica (11, 15), y una pluralidad (N) de puertos de salida, estando cada puerto de salida del bloque óptico pasivo (1) conectado a un puerto de entrada (4) de la matriz de desfase fijo (2).a passive optical block (1) provided with at least one input port (3, 8), each input port (3, 8) of the passive optical block being (1) adapted to receive all spectral components generated by the optical source (11, 15), and a plurality (N) of output ports, each output port of the optical block being passive (1) connected to an input port (4) of the array of fixed offset (2).
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- --
- una pluralidad (N) de parejas de filtros ópticos (6, 9) configurados para separar en dos caminos las componentes espectrales recibidas a través del, al menos un, puerto de entrada (3, 8) del bloque óptico pasivo (1); ya plurality (N) of pairs of optical filters (6, 9) configured to separate in two paths the spectral components received at through the at least one input port (3, 8) of the optical block passive (1); Y
- --
- una sub-matriz de distribución pasiva (7) dotada de una pluralidad (N) de puertos de salida que constituyen los puertos de salida del bloque óptico pasivo (1) y un número (2N) de puertos de entrada igual al doble del número de puertos de salida, estando cada puerto de entrada de la sub-matriz de distribución pasiva (7) conectado a un filtro óptico (6, 9) y configurada dicha sub-matriz de distribución pasiva (7) para encaminar, mediante una distribución predeterminada y fija, las componentes espectrales separadas en cada puerto de entrada por un puerto de salida hacia la matriz de desfase fijo (2).a passive distribution sub-matrix (7) equipped with a plurality (N) of output ports that constitute the ports of output of the passive optical block (1) and a number (2N) of ports of input equal to twice the number of output ports, being each input port of the sub-array of passive distribution (7) connected to an optical filter (6, 9) and configured said passive distribution sub-matrix (7) to route, through a predetermined distribution and fixed, separate spectral components in each port of input through an output port to the fixed offset matrix (2).
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
espectral.3. System according to claim 2, characterized in that the optical filters (6) have the same configuration in pairs, each pair of optical filters (6) having a first optical filter configured to deliver a first spectral component and a second optical filter configured to deliver a second component
spectral.
(2).System according to claim 3, characterized in that the passive optical block (1) has a plurality (N) of input ports (3), in number equal to the plurality (N) of output ports that said passive optical block has ( 1) and equal to the plurality (N) of input ports (4) and output ports (5) of the fixed offset matrix
(2).
- 1)one)
- conmutar la señal de entrada con todas sus componentes espectrales,switch the input signal with all its spectral components,
- 2)2)
- separar las componentes espectrales en caminos físicos diferentes,separate the spectral components in different physical paths,
- 3)3)
- replicar las componentes espectrales con desfase fijo,replicate the spectral components with fixed offset,
- 4)4)
- reunir las componentes espectrales.gather components Spectral
- 5)5)
- convertir las componentes espectrales replicadas según el paso 4) en una pluralidad de M señales eléctricas.convert spectral components replicated according to step 4) in a plurality of M signals electric.
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|---|---|---|---|
| ES200703407A ES2322533B1 (en) | 2007-12-21 | 2007-12-21 | SYSTEM AND METHOD OF OPTICAL CONFORMATION OF HACES. |
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| ES2322533B1 ES2322533B1 (en) | 2010-03-24 |
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| ES (1) | ES2322533B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0803930A2 (en) * | 1996-04-23 | 1997-10-29 | Trw Inc. | Antenna system for controlling and redirecting communication beams |
| WO2002001673A1 (en) * | 2000-06-26 | 2002-01-03 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Antenna arrangement and method relating thereto |
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2007
- 2007-12-21 ES ES200703407A patent/ES2322533B1/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0803930A2 (en) * | 1996-04-23 | 1997-10-29 | Trw Inc. | Antenna system for controlling and redirecting communication beams |
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