JP2018504035A - ダウンコンバージョンシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

関係付けられたエレクトロニクスが信号をより正確に解析できるように、マイクロ波（ＲＦ）信号をより低い周波数にダウンコンバートするシステム及び方法。さらに、発明は、いくつかの光波長を使用して、複数のＲＦ帯域に適用され得る。

Description

本発明は、ダウンコンバージョンのシステム及び方法に関連する。さらに詳細には、排他的ではないが、これは、関係付けられたエレクトロニクスがより正確に信号を解析できるように、マイクロ波（ＲＦ）信号をより低い周波数にダウンコンバートするシステム及び方法に関連する。さらに、いくつかの光波長を使用することによって、発明は複数のＲＦ帯域に適用され得る。

次世代多機能システムが、高いデータレートと低い金属含有量を提供するために、センサを出力信号処理手段に相互接続するためのファイバ技術を使用することは、認められている。さらに、センシングの背後で、エレクトロニクスの電力消費とサイズを低減するために、次世代センサは、ＲＦ光学リンクも使用するという見解がある。

ここ数十年において、ダウンコンバージョン＆チャネライゼーション（channelization）（高いＥＷ帯域は２−２−ＧＨｚであり、解析しようと試みる周波数と混合されたチャンクを解析するために、周波数ポケットにおいてダウンコンバートする）のような、マイクロ波処理機能を達成するための多くの試みがあったが、しかしながら、デュアル変調器装置(dual modulator devices)、波長多重化（wavelength multiplexing）（ＷＤＭ）のようなコンポーネントの発展は、マイクロ波性能を達成するために、ＣＯＴＳ装置を使用し、かつ、光学ドメインにおける処理を活用するという、公開された新たな研究領域に導かれることになった。

以下の参考文献は、これらの公開の範囲の見解を与える。これらの文書における共通のテーマは、単側波帯変調（single-side-band modulation）を使用すること、および、周波数シフト搬送波信号でこれをビートするための、さまざまな概念である。

出願（記載がある場合）は、ＲＦ搬送周波数上のデジタルデータ通信のためのものであり、ベースバンドにダウンコンバージョンを提供し、いくつかの場合において、並列チャネルを提供するためにＷＤＭを使用する。

Tang（２０１４）において、「電子戦争（electronic warfare）」が序論中に含まれるが、記述された方法は、ベースバンドに対するデジタル変調のダウンコンバージョンに特有のものである。

（上述の）引用文献は、光学ダウンコンバージョンを達成するための光変調器装置のさまざまな構成を考慮するが、しかしながら、遠隔ＲＦ信号についても可能にする本発明における構成は、特に議論されない。

Minasian（２０１２、２０１４）よる文書は、ダウンコンバージョンのための最も近い方法を提示するが、用途も、より広いコンテキストも、提示されない。

ベースバンドに対してデジタル的に振幅変調された、マイクロ波信号のダイレクト光ダウンコンバージョンを達成するために、ＯＥＯ（optoelectronic oscillator）（オプトエレクトロニック発振器）と、ＭＺＭ（Mach-Zehnder modulator）（マッハ・ツェンダー変調器）を使用することは、Zhenzhou Tang、Fangzheng Zhang、及びShilong Panによる「Photonic microwave downconverter based on an optoelectronic oscillator using a single dual-drive Mach-Zehnder modulator」、Optics Express 第２２巻１号、３０５頁〜３１０頁（２０１４年）において開示されている。

デジタルＲＦ信号をダウンコンバートするために、単一の側波帯変調器と、オリジナル搬送波を除去するための光コームとフィルタとして生成されたシフト信号を使用することに加えて、並列リンクのダウンコンバージョンを導入するために変調器のアレイとともにＷＤＭを使用することは、Ting Zhangらによる「High-Spectral-Efficiency Photonic Frequency Down-Conversion Using Optical Frequency Comb and SSB Modulation」、第５巻ナンバー２、２０１３年４月において開示されている。

ダウンコンバートされた信号を提供するために、側波帯間でのビートを使用するためのさまざまな考えを含む、光学処理についての多数の概念のレビューは、R. A. Minasian、E. H. W. Chan、X. Yiによる「Microwave photonic signal processing」、Optics Express 第２１巻１９号、２２９１８頁〜２２９３６頁（２０１３年）において開示されている。

Erwin H. W. Chan、Robert A. Minasianによる「Microwave Photonic Downconverter with High Conversion Efficiency」、Journal of Lightwave Technology 第３０巻Ｎｏ．２３、２０１２年１２月１日は、マイクロ波ダウンコンバージョンを達成するために、１つのデュアルＭＺ変調器装置を使用する方法を提示する。

上で開示された先行技術は、広くエレクトロニクス的に基づいている。光技術は、現在のシステムに一体化され得る。例えば、数十の光搬送レーザ変調器と、２．５×２．５ｃｍパッケージ内部の１チップ上に、波長分割多重方式（ＷＤＭ）で複数の波長を結合するマルチプレクサ（ｍｕｘ）を使用する利用可能なシステムがある。本発明の一形態において、これは、ＥＷ周波数帯域全体が、チャネライジングによって取り扱われることができるようにする。これは、各２ＧＨｚ ＲＦ帯域について、局部発振器（ＬＯ）とアナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）を有することによってなされる。代替的に、光学ＬＯ周波数は、（ナノ秒の低い数字で）迅速に変更され得、これにより、受信機が、任意の特定のＥＷ信号について、これを解析するために「攻撃（set on）」できるようにする。

本発明にしたがうと、処理エレクトロニクスが信号をより正確に解析できるように、フォトニクスを使用して、広帯域幅マイクロ波（ＲＦ）信号スペクトルをより低い周波数にダウンコンバートする方法が提供される。

本発明にしたがうと、処理エレクトロニクスが信号をより正確に解析できるように、フォトニクスを使用して、広帯域幅マイクロ波（ＲＦ）信号スペクトルをより低い周波数にダウンコンバートする方法が提供され、方法は、複数の波長チャネルを並行して提供するステップと、波長を結合するステップと、結合された波長を変調器を通して通過させるステップと、受信されたアンテナ信号を変調器を通して通過させるステップと、変調器は、入力アンテナ信号に関連する特徴を有する信号を出力し、変調器からの信号出力をデコンボルートすることによって、出力信号を発生するステップと、を備える。

本発明にしたがうと、広帯域幅ＲＦアンテナ信号をより低い周波数にダウンコンバートする装置がさらに提供され、装置は、複数のラディエーション放出器（emitter）を備え、放出されたラディエーションはＷＤＭ送信機手段に入力され、ＷＤＭ送信機手段の出力は変調手段に出力され、変調手段はＲＦアンテナ信号を受信し、変調手段の出力はアンテナ信号に関する量でシフトされ、装置は、ＷＤＭ受信機手段をさらに備え、ＷＤＭ受信機手段は、変調器によって出力された信号を受信し、ＲＦアンテナによって受信されたＲＦ信号に直接関連する信号をＡＤＣ手段に出力し、ＡＤＣ手段は前方処理のためにデジタル信号処理手段に信号を出力する。

本発明におけるフォトニクスの使用は、信号をエレクトロニクス・ベイに伝えるとき、ＲＦ性能の損失なく、任意のアンテナが航空機の翼上で遠隔に位置付けられることができるようにする。単一のＲＦ増幅器と変調器は、複数のＷＤＭ光学信号を変調するためにアンテナの後ろで使用され得るので、ＥＷ全体が同時にカバーされ得る。

さらに、ＲＦ信号が既に光搬送波上にある場合、本発明は、ＲＦダウンコンバージョンと帯域制限フィルタリングを、光学ドメイン内で提供する方法を利用し、ここにおいて、これらの機能を付加するための余分なスペースとサイズは、典型的なＲＦ周波数コンバータとフィルタと比較して非常に小さい。

ＲＦ側波帯とシフトされた周波数との間のビートを使用することによる、ダウンコンバージョンの本発明の一形態にしたがった方法を考慮すると、固定された搬送波を使用するデジタル通信に関係する、上の参考文献において記述されたシステムとは対照的に、本発明は、広帯域幅マイクロ波信号スペクトルのためのシステムを開示する。

フォトニクスは、高いＲＦ隔離、ＥＭＩ抵抗、小さなサイズ、及び、広いＲＦ周波数範囲に渡って変化しない性能という潜在的な利益を有する。ＲＦ処理機能を履行することに加えて、ほとんど余分なオーバヘッドなしで、並行処理を提供することが可能である。ＲＦ周波数と比較して、光周波数は非常に高いので、電子「ミキサ」から見られる「スプリアス」混合製品は、受信機帯域幅の外にあるため見られない。

先行技術から、「光ダウンコンバージョンを有するマイクロ波光リンクのＳＦＤＲは、従来のマイクロ波ミキサからのＳＦＤＲと比較された。スプリアス（spur）測定毎に、光ミキサは、少なくとも３０ｄＢは、従来のマイクロ波ミキサを凌いだ［５１］。経験的に実証されるように、光学領域における混合は、より広い瞬時帯域幅に渡って動作を維持する一方、最先端の電子ミキサを超えて、著しく低減されたスプリアス信号を提供した」。

現在、ＡＤＣは、ＲＦ信号を２ＧＨｚまで正確にデジタル化できる。電子戦争は、信号が数十ＧＨｚまでデジタル化されるように要求する。信号をより低い周波数信号にダウンコンバートすることによって、数１０ＧＨｚまでの任意の信号が、従来のＡＤＣによって解析され得る。

本発明は、先行技術に関係付けられた問題を克服する一方で、このようなシステムを提供することを目的とする。

付随するダイヤグラムの図面を参照して、発明はここで記述される。

図１は、送信及び受信モジュールとともにＲＦアンテナを示す、本発明の一形態の概略的なインプリメンテーションダイヤグラムであり、ここにおいて、局部発振器（Local Oscillator）（ＬＯ）信号は、マッハ・ツェンダー（ＭＺ）変調器を使用して、複数の光波長に課される。 図２は、ＲＦ間隔のコームを示す概略的なダイヤグラムであり、異なる光波長上でそれぞれのものが、アンテナからのＲＦ信号上に重ね合わされる。 図３は、低グレードＯＥＯを使用する、マイクロ波搬送波の発生のためのシステムを示す、本発明の一形態の概略的なダイヤグラムある。 図４は、高グレード、超低ジッタ（ultra-low jitter）ＯＥＯを使用する、マイクロ波搬送波の発生のためのシステムを示す、本発明のさらなる形態の概略的なダイヤグラムである。 図５は、コンパクトなスペースにおいて十から数十(simple to multiple 10’s)発生する、ＯＥＯによるマイクロ波ＲＦコームを示す、本発明のさらなる形態の概略的なダイヤグラムである。

図１において示されるように、ＷＤＭ送信機は、１０から４０チャネルの領域内でＩｎＰ基板に組み込まれ得る、異なるレーザ放出器│１、│２及び│３を備える。放出器からの出力は、光を結合するＭＺ変調器に入力され、建設的又は破壊的な干渉が生じ得る。ＭＺ変調器からの出力は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）に入力される。マルチプレクサは、アレイ導波路回折格子を備えてもよく、例えば、ブラッグ格子が使用されてもよい。導波路は、建設的に干渉して、マルチプレクサから出力される。

マルチプレクサからの出力は、適切なファイバを介して、さらなるＭＺ変調器に送信され、これは、さらなるＭＺ変調器であるか、又は、光学的に敏感でない、片面（single sided）変調器の他の任意の適切な形態であり得る。

このさらなる変調器からの出力は、アンテナからの入力周波数によってシフトされる側波帯信号を生成する。これは、偏光感度のよい変調器においてＬＯ周波数でシフトする。

比較可能な信号が、さらなる変調器を介した異なる偏光、又は、ＷＤＭ受信機に対してファイバを介して直接、のいずれかで送信されることが可能である。

ＷＤＭ受信機において、第２のＡＷＧは、信号を別々の波長│１、│２及び│３に分割する。しかしながら、波長は今や、アンテナ入力信号を示す量によってシフトされる。

これらの出力波長の混合は、フォトダイオードにおいて生じ、信号ＥＷ１、ＥＷ２及びＥＷ３は、ＡＤＣと、関連のある信号処理ユニットＤＳＰに出力される。

ＡＤＣは２Ｇｂのみを見て、したがって、適切なＡからＤが信号を解析できるように、十分なチャネルが混合される必要があることが認識される。

典型的な入力信号は、２〜２０であるので、この例示的な９チャネルにおいて全体で１８ＧＨｚが要求される。単一の１２入力ＡＤＣは、２ＧＨｚを解析できる。

図１において見られるように、使用中、ＬＯ ＲＦ信号は、ＭＺ変調器を使用して、複数の光波長に課され得る。各光チャネルのＬＯ周波数は、個々のＡＤＣが解析できる最高の周波数と等しい、又はより小さい間隔で、周波数のコームのように間隔をあけられる。図２において示されるように、ＬＯ周波数間隔の数は、ともに付加されるとき、アンテナからの興味あるＲＦ帯域幅全体がカバーされる数となる。

アンテナからのＲＦ信号は、１つの光学ＺＭ変調器を介して、すべての光波長にＲＦ信号を課す。図１を参照されたい。

各波長上のＬＯからの光側波帯は、アンテナにおいて、変調器によって生成された側波帯でビートする。したがって、各光波長は、ＲＦビート周波数を有し、ここで、その光波長に関する個々のアナログ対デジタルコンバータ（analog to digital converter）(ＡＤＣ)は、ＲＦビート周波数を解析できるか、あるいは、ビート周波数が、高い又は低い（又は、ＲＦフィルタリングされる）ため、その信号を無視する。

ＡＤＣから出力されたデータは、解析のために、デジタル信号処理（ＤＳＰ）手段に入力される。既知のＬＯ信号からのＲＦアンテナ信号は、各光波長でダウンコンバートされ得る。情報を各光波長上で結合することによって、興味あるＲＦアンテナ信号帯域幅全体についての情報が構築され得る。

このように、本発明は、処理エレクトロニクスがより正確に信号を解析できるように、広帯域幅マイクロ波（ＲＦ）信号スペクトルを、より低い周波数にダウンコンバートする方法を提供する。

ＲＦダウンコンバートする効果は、フォトニクス的に、多くのものに依存する。光学的損失がある。まず、光搬送波波長の大部分は光学ＲＦ側波帯に置かれ、これは、単一のチャネルＣＯＴＳ製品として現在利用可能な、ＭＺ単側波帯（ＳＳＢｓ）の使用を要求する。さらに、これは、搬送波のいずれかの側で、２つの２ｆ側波帯を生成するために、標準規格ＣＯＴＳ ＭＺ変調器を、π／２でバイアスすることを要求し、その後、アンテナでＭＺ変調器からの側波帯と混合するために、両方の側波帯を使用する。これは、既知の方法でＣＯＴＳコンポーネントを使用する新たな方法であるが、所望の効果と新たな機能を達成する。例えば、ＳＳＢ ＭＺの使用により、１つではなく２つの側波帯を有することは、利点と不利点がある。２つの側波帯を有することは、複雑性を付加するより多くのクロス積があることを意味し、各側波帯は、電力の半分を有する。しかしながら、２つの側波帯は、４×ＬＯの離れた間隔が知られているので、したがって、１つの信号は、第２のものでノイズを低減するのに使用され得る。ＬＯブレイクスルーを改善する際に、２ｆの使用は利点を有する。

２つの２ｆ側波帯を使用することが、問題になる特定の場合において、ミクロン・ファブリ・ペラット（Micron Fabry Perrott）や、ファイバ・ブラッグ（fibre Bragg）のようなＣＯＴＳ光フィルタが、側波帯の１つを除去するのに使用され得る。

相互接続、調整不良、（ファイバではない）コンポーネント材料における距離毎のｄＢ損失、ならびに、Ｙスプリッタ、カプラー、及び、他のコンポーネントのような装置の複雑性に起因する光学的損失もあり得る。しかしながら、かなりの利点もある。例えば、プロセスを、複数のサブ帯域幅に並行して拡張する可能性があることが認識される。さらに、本発明は、いくつかの光波長を使用することによって、複数のＲＦ帯域に適用され得る。本発明は、信号処理手段の残りから、ＲＦ入力コンポーネントを遠隔に位置付ける可能性も提供する。

さらに、電力はファイバによって供給されることもでき、したがって、翼、ペリスコープ、トップ又はＵＡＶでの、電力の要求を低減する。これは、アクセス可能でない場所に電力を至らせる、軽くてフレキシブルな方法である。ＲＦ送信に対し、コンポーネントの正しい選択で、同じ物理ファイバが使用され得る。

ファイバ技術の使用は、高いダイナミック・レンジ信号と超広帯域幅信号が、アンテナから導かれるのも可能にする。信号品質の損失がない信号、例えば、サイズ、軍用プラットフォームに渡って、電力の損失や信号の歪みがない信号にとって、ファイバは良い送信媒体である。また、ファイバは、ＥＭＣがなく、高温に耐性があり、そして、軽くてフレキシブルである、
ファイバ送信の使用は、スペースと電力が貴重で、環境がより悪い、翼のエッジ、ペリスコープトップ又はＵＡＶ（ドローン）において、比較的低電力で単純で小さなアナログシステムを可能にする。要求されたアナログ信号は、その後ファイバを介して、より多くのスペースと電力があり、環境がよりやさしい場所へ運び戻され得る。このアプローチによって、有用性も改善される。さらに、フォトニクスで到達可能な高いＱ値は、電子ドメインにおいて現実的でないＲＦフィルタリング性能を可能にし得る。

ＯＥＯ光発振器は、室温で利用可能な最も低い位相ノイズ発振器に近い。ＯＥＯｓは、上述されたＬＯ信号とコームを作成するのに使用されることがあり、システムは、ここでは、増加されたＴＥＣ電力とＲＦ電力が課題である光学ドメインにあり、ＭＺ変調器ＯＥＯは、これを行う便利な方法である。

このようなシステムにおいて、ファイバとフォトニクスの使用を抑える際の主要な課題は、歴史的に、高いＥＷ ＲＦ帯域幅に対する光学リンクの、制限されたダイナミック・レンジであった。光学ファイバシステムにおけるダイナミック・レンジは、ノイズ・フロアから光変調器によって導入される歪みへの、信号とノイズの比にある。光変調の歪みを減少する方法があるが、これらは典型的に、少量のｄＢの歪みを除去するのみであり、それらは典型的に、ＣＯＴＳでないコンポーネントの使用を伴い、さらに光学的に損失が大きい。したがって、ダイナミック・レンジを増大するためにノイズを下げることは、より良い。

ノイズ・フロアは、典型的に、光システムにおいて使用されるレーザのＲＩＮ（相対強度ノイズ）（relative intensity noise）；ショット・ノイズ(秒毎に到着するフォトンの数)；フォトダイオードの暗電流；及び、電気回路全体の抵抗からのジョンソン・ノイズの結合である。高いダイナミック・レンジ光学リンクについて、リンクにおいて十分な光学電力があるとき、ノイズは、ＲＩＮによって典型的に支配される。レーザは、典型的に、分布帰還型（ＤＦＢ）（Distributed Feedback）レーザであり、いくつかのレーザは、低いＲＩＮになるように作成される。

上のソースすべてについてのノイズ電力は、帯域幅とともに増加する。

ダイナミック・レンジは、各光チャネル上のＲＦ帯域幅を減少し、これによりノイズ・フロアを減少することによって、ノイズを減少することによって改善される。ここで記述されたシステムにおいて、電子戦争仕様は、容易に入手可能なＣＯＴＳコンポーネントで達成され得る。伝統的に、専用の光装置は、製造するのが高価であるが、ＣＯＴＳコンポーネントを使用することは、このようなシステムのコストをかなり低減できる。

スペースと電力が制限されたアンテナにおいて、小さく軽い低電力のシステムを提供することが、本システムの目的である。アンテナにおける単純なコンポーネントを、温度範囲が経験されるアンテナでの環境に耐えることができるようにすることは課題であり、特定の用途のために容易に入手可能であり、適切に丈夫であり得る。ＣＯＴＳ製品を使用する際の主な問題は、軍事環境のための温度範囲にあり得る。送信手段としてのファイバの使用は、環境のより良い制御があるアビオニクス・ベイのようなプラットフォーム上の場所において、これらの敏感な装置が、遠隔で位置付けられることができるようにする。

したがって、本発明は光チャネルの帯域幅を減少することを目的とするので、要求されるダイナミック・レンジは、制限された帯域幅を超えて達成される。完全なＥＷ帯域幅を可能にするために、システムは、ＲＦコームのそれらの部分から情報をそれぞれ搬送する、多くの光チャネルからの情報を単純に付加する。チャネルの数が、サイズ又はコストによって制限される場合、コームは動的に作成されることができ、このようなＲＦスペクトルの異なる部分は、任意の一回で解析され得ることが留意されるべきである。コームの部分は、冗長（redundancy）、したがってロバストネスを与えるために、オーバーラップできる。

各光チャネル上の帯域幅における減少は、一体化された装置のような、よりノイズがあるが一体化されたレーザが使用されることができるようにする。モノリシックな一体化されたレーザは、典型的に、品質において劣っているが、それらは典型的に、単一チャネル装置のコストの９０％と、容量の９９％がパッケージングであるため、莫大にサイズとコストを保存できる。したがって、レーザ、変調器及びマルチプレクサは、１つのダイ（die）で結合され得る。デマルチプレクサ（ｄｅｍｕｘ）、光増幅器及びフォトダイオードを結合する一体化されたモノリシック受信機のような、入手可能な装置があることが認識されるべきであり、ここにおいて、ｄｅｍｕｘは、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）（アレイ導波路回折格子）が、各光波長を別々の物理チャネルに別離することを意味するマルチプレクス（ｍｕｘ）とは逆のものである。

上述されたシステムにおいて、要求されるＥＷ帯域幅全体をカバーするために、多くの光チャネルが使用されてもよく、０．２ＧＨｚ毎について１つの波長、例えば、ＥＷ帯域をカバーするためのチャネルが使用されてもよい。例えば、十のレーザ、十の変調器、及び、ｍｕｘ（これは、１つの物理光チャネルに、すべての光波長を置き、その後ファイバ出力するのに使用されるＡＷＧである）は、２．５ｃｍ平方パッケージで一体化され得る。しかしながら、４０までのレーザ、４０の変調器が達成される。

システムの帯域幅は、ＲＦフィルタリングなしで、アナログ・デジタル・コンバージョンによって制限されるが、これは、異なるＲＦ周波数のオーバーラップがソフトウェアにおいて除去され得るので、重要ではない。

低周波数、多数のビットの複数ＡＤＣｓは、一体化されたシリコン・ストリップで、安く入手可能であることが認識される。このような低周波数ＡＤＣｓは、それらがより低い電力消費を有し、より多数のビットの分解能を可能にするため、有利である。

ＥＷ−Ｆｏ帯域較正は、ソフトウェアにおいてデコンボルートされ得る。歴史的に、システムは作成されて、ある性能仕様に一致するように測定する。性能を変更することで、より多くのチャネルがある場合において、データ処理が過去のものより強力であるため、調整されていないシステムの性能が、較正ＥＷ ＲＦスペクトルにさらされるときに測定されてもよく、したがって、（他のものよりも、いくらかの周波数で、少しは、より敏感である）帯域に渡る波動的な性能は、標準化され（及び、保存され）得る。この方法は、より安く、複数のチャネルについて、より空費（fiddking）でない（最適化する）。また、チャネルにおいてオーバーラップする冗長がある場合、１つのチャネルが完全ではない場合、いずれかの側のチャネルは、欠陥を作り上げることがある。

要求された場合、小さな信号のサンプリングの方法で、大きな信号に対するロバストネスが、（従来のマイクロ波フィルタと比較されたとき）ＲＦフィルタ、又は、ｘ１００より小さな光フィルタを使用して、達成され得る。

上述されたシステムが光学システムを使用するとき、例えば、フォトニクス的に、ＲＦコーム及び任意のＲＦフィルタリングのような、他の要求される機能も発生することは意味がある。個々の光回路のサイズと電力消費は、それらの使用にとって大きな障害である。しかしながら、電力消費とサイズは、（特に１つのパッケージ内で一体化された場合）複数の光学チャネル、又は、より多くの機能性について著しく増加しない。

例えば、一体化された４０チャネル装置のサイズは、単一のレーザ及び変調器とおおよそ同じサイズであり、これはまた、熱電冷却が要求され、熱電冷却（thermoelectric cooler）（ＴＥＣ）の使用が電力消費を支配することから、おおよそ同じ電力を要求する。この電力消費は、１つのチャネルについて、４０チャネルに対するのと実質的に同じである。

マイクロ波光フィルタは、典型的に、伝統的なＲＦフィルタと比較して、１０ｘより小さく、より軽いので、このような装置の使用はまた有利である。

非常に低い位相ノイズＲＦ発振器とＲＦコームも、光学電子発振器（optical electronic oscillators）（ＯＥＯｓ）を使用して作られ得る。（ピンクで続くものを除去）及び、これらは、高いＱ共振空胴の付加がなされ得る。再び、先行技術から、「さらに、フォトニクスで到達可能な高いＱ値は、電子ドメインにおいて現実的でないフィルタリング性能を可能にし得る」。

Ｑは、２００ＴＨｚの光周波数で、１Ｅ１０から１Ｅ１２と同じくらい高くなることがあり、これに対して、２０ＧＨｚのマイクロ波周波数で、Ｑは、１Ｅ３から１Ｅ４である。周波数対Ｑ（frequency to Q）の比は、光学について、２０、０００対２００であり、マイクロ波について、２０、０００、０００対２、０００、０００である。したがって、マイクロ波光フィルタリングは、帯域幅拒絶と物理的サイズの狭さの両方の観点から、より良い。

有利なことに、本発明は、デュアル・マッハ・ツェンダー変調器、光学単側波帯変調器、及び波長多重化を含む、標準規格光学コンポーネント技術を利用する。

複数のより安く、より小さく、より低い周波数の装置を使用することは、３０〜１００％の容量保存を与える。

ＡＤＣｓは、高温で実行する大きな離散コンポーネントである。より多くのチャネルが要求された場合、より低電力の、より多くの、より安いＡＤＣｓを実行することが可能であり得る。より多くのチャネルが使用されるほど、チャネルは入力されるＥＷ信号に近くなるので、信号対ノイズ比（signal to noise ratio）は改善される。

フォトダイオードからＡＤＣバンクへの出力電力は、レーザ強度入力に依存したダイナミック・レンジを有し、したがって、帯域幅を制限することが必要になり得る。

任意の数のチャネルが予期されるが、しかしながら、増加するチャネル数は、要求される装置がより複雑になるので、増加されたコストにつながり得る。

システムは、使用されるチップとＩＣにエラーがあるイベントにおいて、欠けているチャネルに対処できることが認識される。システムにおいて使用される装置の多くは、他の分野において既に使用されているが、このシステムにおいて、ＣＯＴｓ製品として使用され得る。

標準規格ＭＺ変調器が、ＤＣ電圧を使用してバイアスされることが認識される。本発明において、ＲＦ側波帯でのさらに効果的なコンバージョンが使用されてもよく、これは、スキューが、システムのために描かれたアプリケーションに依存できるようにする。

さらに、チャネライゼーションは、光学ドメインにおける３０ｄＢのオーダーでの本システムにおいて、より良い。

信号処理に対してフォトニクスを使用することは、したがって、先行技術を超えて、本発明によって提供される多数の利点をもたらす。

Claims (10)

1. 処理エレクトロニクスが信号をより正確に解析できるように、フォトニクスを使用して、広帯域幅マイクロ波（ＲＦ）信号スペクトルをより低い周波数にダウンコンバートする方法であって、
   複数の波長チャネルを並行して提供するステップと、
   前記波長を結合するステップと、
   前記結合された波長を、変調器を通して通過させるステップと、
   受信されたアンテナ信号を、前記変調器を通して通過させるステップと、前記変調器は、前記入力アンテナ信号に関連する特徴を有する信号を出力し、
   前記変調器からの前記信号出力をデコンボルートすることによって、出力信号を発生するステップと、
   を備える、方法。
2. 前記デコンボルートするステップは、
   前記出力信号をデジタル信号処理（ＤＳＰ）手段に入力することと、
   興味あるＲＦアンテナ信号帯域幅全体についての情報が構築され得るように、各光波長入力上で、既知の前記入力信号をダウンコンバートすることによって前記信号を解析することと、
   を備える、請求項１に記載の方法。
3. 広帯域幅ＲＦアンテナ信号を、より低い周波数にダウンコンバートする装置であって、
   複数のラディエーション放出器を備え、前記放出されたラディエーションはＷＤＭ送信機手段に入力され、前記ＷＤＭ送信機手段の出力は変調手段に出力され、前記変調手段は前記ＲＦアンテナ信号を受信し、前記変調手段の前記出力は前記アンテナ信号に関する量でシフトされ、
   前記装置は、ＷＤＭ受信機手段をさらに備え、前記ＷＤＭ受信機手段は、前記変調器によって出力された前記信号を受信し、前記ＲＦアンテナによって受信された前記ＲＦ信号に直接関連する信号をＡＤＣ手段に出力し、前記ＡＤＣ手段は前方処理のためにデジタル信号処理手段に信号を出力する、装置。
4. 前記ＷＤＭ送信機手段は、さらなる変調手段と、アレイ導波路回折格子を備える、請求項３に記載の装置。
5. 前記変調手段と前記さらなる変調手段は、マッハ・ツェンダー変調手段を備える、請求項３又は４に記載の装置。
6. 前記ＷＤＭ受信手段は、アレイ導波路回折格子と、フォトダイオードアレイを備える、請求項３ないし５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記アンテナ手段は、レーダアンテナを備える、請求項３ないし６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記ラディエーション放出器は、レーザ放出器を備える、請求項３ないし７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記ラディエーション放出器の数は、２から４０から選択され得る、請求項３ないし８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記信号処理は、フォトニクスによって実行される、請求項３ないし９のいずれか一項に記載の装置。

Images