JP4632444B2 - Optical control array antenna device - Google Patents
Optical control array antenna device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4632444B2 JP4632444B2 JP2005355810A JP2005355810A JP4632444B2 JP 4632444 B2 JP4632444 B2 JP 4632444B2 JP 2005355810 A JP2005355810 A JP 2005355810A JP 2005355810 A JP2005355810 A JP 2005355810A JP 4632444 B2 JP4632444 B2 JP 4632444B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- unit
- delay
- array antenna
- wavelength
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
この発明は光波を給電線の代わりに用いる光制御アレイアンテナ装置で、同時に複数のビームに対応することができ、例えば、衛星通信、衛星レーダ、航空機レーダ、光ファイバ無線基地局に用いられるもので、特に、衛星搭載用の大規模アレイアンテナの、あるいは、準マイクロ波帯やミリ波帯などの高周波アレイアンテナのマルチビーム形成やビーム制御を容易に行なうことが出来る、光制御アレイアンテナ装置に関している。 The present invention is an optical control array antenna apparatus that uses light waves instead of feeder lines, and can simultaneously handle a plurality of beams. For example, it is used in satellite communications, satellite radar, aircraft radar, and optical fiber radio base stations. In particular, the present invention relates to a light-controlled array antenna apparatus that can easily perform multi-beam formation and beam control of a large-scale array antenna for satellite installation or a high-frequency array antenna such as a quasi-microwave band or a millimeter wave band. .
給電線の代わりに用いる光波を通す光ファイバをフェーズドアレイアンテナに用いて、光波に重畳した電波信号を光信号を介して加工し、電波信号をフェーズドアレイアンテナから放射することにより、ビームフォーミング、信号分布、アンテナ素子間の信号遅延時間を操作するという構成が報告されている。この利点は、小型軽量化、低損失化、広帯域化を図ることができ、電磁干渉に強い、という点にある。 By using an optical fiber that passes light waves instead of the feeder line for the phased array antenna, processing the radio signal superimposed on the light wave via the optical signal, and radiating the radio signal from the phased array antenna, beam forming, signal A configuration for manipulating the distribution and signal delay time between antenna elements has been reported. The advantage is that it can be reduced in size, weight, loss and bandwidth, and is resistant to electromagnetic interference.
例えば、非特許文献1には、波長可変レーザ光源を用いて、アンテナ放射素子(エレメント)毎に接続された光ファイバの分散特性の違いを利用して、波長可変レーザ光源の波長を変えることで形成されるアレイアンテナのビーム特性を変える方法が記載されている。図1にそのブロック図を示す。この方法の特徴であるが、これを実現するためには、アンテナ放射素子毎に分散特性の異なる光ファイバを接続する必要がある。また、1つの光源を1つのビーム形成に用いており、多数の光源が必要である。また、予めアンテナ放射素子毎に、接続される光ファイバの分散特性や長さが定められているため、光源である波長可変レーザ光源の波長を変えても任意のビームを形成することができない。また任意の波長を定めると、それに対応するアレイアンテナのビーム特性が決まってしまい、自由に設定できないという欠点が有った。また、上記の例では、ビーム形成には二次元の平面アレイアンテナを一般的に用いるため、そのビーム形成回路が複雑・大型化する傾向があった。
For example, Non-Patent
そのため、特許文献1には、光源、変調器、ファイバ、フォトダイオードからなる光制御回路を2段分用意して、初段の光制御回路の高周波出力を後段の光制御回路の高周波入力とすることにより、初段で1次元マルチビームを実現し、後段で2次元マルチビームを実現する手法が開示されている。図2にそのブロック図を示す。このように、1つのビームを形成するために2段で2つの光源を用いているが、1次元マルチビームを実現するためには、先例と同様に1つのビームで1つの光源しか用いていない。そのため、任意のビーム特性を実現するためには、例えば、位相を変えるために、波長分散光ファイバを個々に温度制御する温度制御手段が必要となる。
Therefore, in
また、特許文献2では、複数の波長を有する光信号を無線信号で変調し、この変調された複数の波長の光波に、各アンテナ素子の励振分布制御である遅延処理を光波のままで施す。図3、4にそのブロック図を示す。この励振分布制御された光信号を電気信号に変換し、各放射器に信号を分配する。この場合の特徴として、複数の光源を1つのビーム形成に用いているのでビーム形成の自由度は増えている。しかしアンテナ放射素子の個数だけ、光遅延回路等で代表される光制御移相回路が必要となる欠点があった。大規模フェーズドアレイアンテナを構成する場合、その放射素子数分の移相回路群の大きさや重量が全システムに与える影響が無視できなくなる。
Further, in
また、非特許文献2では、複数の波長可変光源を1つのビーム形成に用いる、と共に、1本のチャープトファイバグレーティングを光遅延線として用いて、異なる複数の波長で共用してビーム形成を行っている。図6にそのブロック図を示す。シングルビームのフェーズドアレイを実現しているが、マルチビームの形成方法については記載されていない。また1本のチャープトファイバグレーティングを光遅延線として多波長で用いているが、波長分散のある光ファイバは用いていない。
In
ファイバグレーティングは,ファイバのコア部に半波長周期の屈折率変化を書き込むことで、導波光に対してブラッグ反射を発生させて波長を選択できる。選択波長はグレーティングの周期により決定され、波長選択フィルタとして働く。この中、チャープドファイバグレーティングは、グレーティングのピッチが場所によって異なるように設計されたファイバグレーティングの一種で、波長によって反射する場所が異なるように設計されている。ファイバグレーティングは、波長の反射点を任意に設計することが可能だが、フィルタ特性を持ち一般に帯域は狭くなる。そのため、波長の異なる多数の光源を用いてビーム形成を行う場合に、全ての波長に対して所望の遅延特性を満たすよう設計することが困難であった。 The fiber grating can select a wavelength by generating a Bragg reflection with respect to the guided light by writing a refractive index change with a half-wavelength period in the core of the fiber. The selected wavelength is determined by the period of the grating and functions as a wavelength selection filter. Among these, the chirped fiber grating is a kind of fiber grating designed so that the pitch of the grating varies depending on the location, and is designed so that the reflected location varies depending on the wavelength. The fiber grating can arbitrarily design the reflection point of the wavelength, but has a filter characteristic and generally has a narrow band. Therefore, when beam forming is performed using a large number of light sources having different wavelengths, it is difficult to design so as to satisfy desired delay characteristics for all wavelengths.
しかし、以下に説明する実施例で用いている様に、広帯域性という点では単純な伝送路である光ファイバの方が遥かに勝る。また、ファイバグレーティングは、伝送波形の劣化や偏波依存性などの点で設計が難しく、ファイバの方がその設計が容易であり実用性が高い。 However, as used in the embodiments described below, an optical fiber that is a simple transmission line is far superior in terms of broadband characteristics. In addition, the fiber grating is difficult to design in terms of transmission waveform deterioration and polarization dependency, and the fiber is easier to design and more practical.
非特許文献3には、多波長光源、光変調器などの信号制御部、光伝伝送路、WDMフィルタ、受光部およびRF変調部から構成され、波長間隔を制御することによりビーム角の制御を行うビームフォーミング技術が報告されている。この報告では、波長分散をもった光ファイバに、波長の異なる光を伝搬させることによって、それぞれの波長の光に与える遅延時間を調整している。
Non-Patent
非特許文献3では、ビーム角の制御を行うために、多波長光源を変調した後、波長分散のある光ファイバに通すことによって、波長ごとに異なる遅延時間を上記の変調光に与え、WDMにより波長ごとに分波して、分波した光をそれぞれ光電変換してアレイアンテナに供給するものである。アレイアンテナから放射される電波は、1方向に指向性をもったものである。
In
特許文献3では、複数の光源を1つのビーム形成に用いると共に位相制御のための回路数を削減し、アンテナシステム全体で位相制御回路の小型軽量化および簡素化を可能としている。図5に、そのブロック図を示す。光遅延線光路によるNビット移相器に対して、波長ごとに光スイッチマトリクスで経路を切り替えて移相量を割り当てる構成を採用している。
In
この方式では、各々の光遅延線は異なる波長で共用することができる。このため、波長多重数分の1だけ位相制御回路における移相器を削減できる。しかし、各々の光遅延線を異なる波長で共用するため、光スイッチマトリクス以降は移相器の量子化ビットの1/10程度の精度で長さを揃える必要がある。特に光スイッチマトリクスの光路長を高い精度で合わせこむことは、マイクロ波やミリ波など高周波の周波数が高くなるほど困難になる。また、アンテナ素子数やビーム数が増えるほど困難となる欠点があった。 In this system, each optical delay line can be shared by different wavelengths. For this reason, it is possible to reduce the number of phase shifters in the phase control circuit by a fraction of the wavelength multiplexing number. However, since each optical delay line is shared by different wavelengths, it is necessary to align the length with an accuracy of about 1/10 of the quantization bit of the phase shifter after the optical switch matrix. In particular, it becomes more difficult to adjust the optical path length of the optical switch matrix with high accuracy as the frequency of a high frequency wave such as a microwave or a millimeter wave increases. In addition, there is a drawback that it becomes more difficult as the number of antenna elements and the number of beams increases.
具体例としてマイクロ波周波数を20GHzとする。移相器を3ビットとすると、最小移相変化量はπ/4=45°となる。波長1.55μmにおける光ファイバ屈折率1.46を考慮する。量子化ビットの1/10程度の精度が必要ということは、128μm以内に各配線を等長化する必要があるということである。さらにミリ波帯の周波数40GHzの場合で、移相器を4ビットとすれば、32μmの精度での等長化が必要となる。 As a specific example, the microwave frequency is 20 GHz. If the phase shifter is 3 bits, the minimum phase shift change amount is π / 4 = 45 °. Consider an optical fiber refractive index of 1.46 at a wavelength of 1.55 μm. The fact that the accuracy of about 1/10 of the quantization bit is necessary means that each wiring must be made equal in length within 128 μm. Further, if the phase shifter is 4 bits in the case of a millimeter wave band frequency of 40 GHz, it is necessary to make the length equal to 32 μm.
光波を給電線の代わりに用いる光制御アレイアンテナにおいて、ビーム形成の自由度を確保しながら構成部品数の削減を図り、また、調整を容易にする。 In an optical control array antenna that uses a light wave instead of a feeder line, the number of components is reduced while ensuring freedom of beam formation, and adjustment is facilitated.
本発明により、1つのビーム形成に複数の光源を用いてビーム形成の自由度を確保すると同時に、用いる移相器の削減を図ると共に、等長化については、それが必要ないか容易になる。また、光路を切り換えるマトリクス構造となる部分については、等長線路での接続が可能になる。 According to the present invention, a plurality of light sources are used for forming one beam to secure the degree of freedom of beam formation, and at the same time, the number of phase shifters to be used is reduced, and equalization is not necessary or easy. Further, a portion having a matrix structure for switching the optical path can be connected by an equal length line.
これによりアンテナ放射素子数やビーム数が増えても構成が複雑とならない光制御アレイアンテナを実現できる。また高周波周波数がミリ波などさらに高い周波数となっても構成が複雑とならない光制御アレイアンテナを実現できる。 As a result, it is possible to realize a light control array antenna whose configuration is not complicated even when the number of antenna radiating elements and the number of beams are increased. Further, it is possible to realize an optical control array antenna whose configuration is not complicated even when the high frequency becomes a higher frequency such as a millimeter wave.
フェーズドアレイアンテナの波面は、そのアンテナエレメントの位置での信号の遅延時間差で決まり、ビーム方向はその波面に垂直な方向であることが知られている。本発明は、そのアンテナエレメントに印加する高周波信号の位相を調整するにあたり、その高周波信号を光波に重畳し、光学的な遅延線を用いて、光波による遅延を介してその高周波信号を遅延させるものである。また、そのアンテナエレメントに、その複数の高周波信号を印加して、それぞれのビーム方向にそれぞれ別の高周波信号を放射できるようにするものである。 It is known that the wavefront of a phased array antenna is determined by the signal delay time difference at the position of the antenna element, and the beam direction is perpendicular to the wavefront. In adjusting the phase of a high-frequency signal applied to the antenna element, the present invention superimposes the high-frequency signal on a light wave and delays the high-frequency signal through a delay due to the light wave using an optical delay line. It is. Further, the plurality of high frequency signals are applied to the antenna element so that different high frequency signals can be radiated in the respective beam directions.
そのためには、本発明では、
複数のエレメントをもったアレイアンテナと、
前記のエレメントのそれぞれに、アレイアンテナのビーム方向を決定する位相差のついた高周波信号を複数供給して、複数のビーム方向を設定する位相差発生手段と、を備えるアレイアンテナ装置であって、
複数のビーム方向に対応した複数の高周波信号供給手段と、
上記のエレメントの数に対応した異なる波長の数の光搬送波を供給する手段と、を備え、
前記の高周波信号を供給する手段は、光搬送波を高周波信号で変調し、その変調された光信号を光電変換して高周波信号を供給するものであり、
上記の位相差を発生する手段は、異なる波長の光搬送波を高周波信号で変調した光信号を分散特性のある光ファイバを伝搬させることによって位相差を発生するようにする。
To that end, in the present invention,
An array antenna with multiple elements;
A phase difference generating means for supplying a plurality of high-frequency signals with a phase difference for determining the beam direction of the array antenna to each of the elements, and setting a plurality of beam directions, and an array antenna apparatus comprising:
A plurality of high-frequency signal supply means corresponding to a plurality of beam directions;
Providing optical carrier waves of different wavelengths corresponding to the number of the elements,
The means for supplying the high-frequency signal is to modulate an optical carrier wave with a high-frequency signal, photoelectrically convert the modulated optical signal, and supply a high-frequency signal,
The means for generating the phase difference generates the phase difference by propagating an optical signal obtained by modulating an optical carrier wave having a different wavelength with a high frequency signal through an optical fiber having dispersion characteristics.
また、本発明は、異なる波長のスペクトル線を複数持った単数の光波を出力するかあるいは複数の光源から成り複数の異なる波長のスペクトル線を持った複数の光波を合波して出力する光源ユニットと、
前記光源ユニットからの光波を変調する変調器とからなる変調光発生ユニットの複数と、
前記の複数の変調光発生ユニットからの光波を合波する合波器と、
前記合波器からの光波を通して波長に依存した遅延時間を与える、波長分散のある遅延手段と、
前記遅延手段からの光波を上記のスペクトルごとに分波する分波器と、
前記の分波器の出力を受けて、異なる変調光発生ユニットからそれぞれ1つずつの光波となるように選択して合波する合波器であって、前記選択がそれぞれ異なる選択となるように構成した複数の合波器を含む合波部と、
前記合波部のそれぞれの合波器からの光波を変換する複数の光電変換器を備える光電変換部と、
アレイアンテナと、を備え、
上記光電変換部のそれぞれの光電変換器は、それぞれ異なる遅延時間特性を持った遅延素子と上記合波器との直列接続に直列に接続され、
前記のそれぞれの光電変換器からの電気信号を前記のアレイアンテナのそれぞれのエレメントに印加するものである。
Further, the present invention provides a light source unit that outputs a single light wave having a plurality of spectral lines having different wavelengths, or combines a plurality of light waves each having a plurality of spectral lines having different wavelengths. When,
A plurality of modulated light generating units comprising a modulator for modulating light waves from the light source unit;
A multiplexer that multiplexes light waves from the plurality of modulated light generating units;
A delay means having wavelength dispersion that gives a wavelength-dependent delay time through the light wave from the multiplexer;
A demultiplexer for demultiplexing the light wave from the delay means for each spectrum;
A multiplexer that receives the output of the demultiplexer and selects and multiplexes the light from different modulated light generation units so as to be one each, so that the selection is different. A multiplexing unit including a plurality of configured multiplexers;
A photoelectric conversion unit comprising a plurality of photoelectric converters for converting light waves from the respective multiplexers of the multiplexing unit;
An array antenna, and
Each photoelectric converter of the photoelectric conversion unit is connected in series to a serial connection of a delay element having a different delay time characteristic and the multiplexer,
An electric signal from each of the photoelectric converters is applied to each element of the array antenna .
また、それぞれの遅延素子の遅延時間は、それぞれの光波の遅延時間差を補償して、前記の遅延時間差を上記の変調器に印加する変調信号の最小周期以下にする遅延時間であり、それぞれの前記遅延時間の整数倍に共通の定数を加えた遅延時間である。 Further, the delay time of each delay element is a delay time that compensates for the delay time difference of each light wave and makes the delay time difference equal to or less than the minimum period of the modulation signal applied to the modulator, This is a delay time obtained by adding a common constant to an integral multiple of the delay time.
本発明は、また、(1)異なる波長のスペクトル線を複数持った単数の光波を出力するかあるいは複数の光源から成り複数の異なる波長のスペクトル線を持った複数の光波を合波して出力する光源ユニットと、前記光源ユニットからの光波を変調する変調器と、からなる変調光発生ユニットの複数と、(2)前記の変調光発生ユニットからの光波を通して波長に依存した遅延時間を与える、波長分散のある遅延手段と、(3)前記の遅延手段からの光波を上記のスペクトル線ごとに分波する分波器であって、上記の変調光発生ユニットと遅延手段と分波器とをそれぞれ備える変調光発生手段の複数と、
接続切換部と、
接続切換部で選択した光波を合波する複数の合波器を含む合波部と、
それぞれの合波器からの光波を変換する複数の光電変換器を含む光電変換部と、
アレイアンテナと、を備え、
上記のそれぞれの光源ユニットからの光波のスペクトル線は同じ波長をもち、
上記の接続切換部は、上記のそれぞれの分波器について、該分波器のそれぞれの出力を上記のそれぞれの合波器に1入力端子に対して1出力端子を振向けるように接続し、
前記のそれぞれの光電変換器からの電気信号を前記のアレイアンテナのそれぞれのエレメントに印加するものである。
The present invention also provides (1) outputting a single light wave having a plurality of spectral lines having different wavelengths or combining a plurality of light waves having a plurality of light lines having different wavelength lines. A plurality of modulated light generating units comprising: a light source unit that modulates a light wave from the light source unit; and (2) providing a wavelength-dependent delay time through the light wave from the modulated light generating unit. A delay unit having wavelength dispersion; and (3) a demultiplexer for demultiplexing the light wave from the delay unit for each spectrum line, the modulated light generating unit, the delay unit, and the demultiplexer. A plurality of modulated light generating means each provided;
A connection switching unit;
A multiplexing unit including a plurality of multiplexers that combine the light waves selected by the connection switching unit;
A photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric converters that convert light waves from the respective multiplexers;
An array antenna, and
The spectral lines of the light waves from each of the above light source units have the same wavelength,
The connection switching unit is configured to connect each output of the duplexer to each of the multiplexers so that one output terminal is directed to one input terminal.
An electric signal from each of the photoelectric converters is applied to each element of the array antenna .
あるいはまた、(1)異なる波長のスペクトル線を複数持った単数の光波を出力するかあるいは複数の光源から成り複数の異なる波長のスペクトル線を持った複数の光波を合波して出力する光源ユニットと、前記光源ユニットからの光波を変調する変調器と、からなる変調光発生ユニットについて複数の変調光発生ユニットと、(2)前記の変調光発生ユニットからの光波を通して波長に依存した遅延時間を与える、波長分散のある遅延手段と、(3)前記の遅延手段からの光波を上記のスペクトル線ごとに分波する分波器とについて、上記の変調光発生ユニットと遅延手段と分波器とをそれぞれ備える変調光発生手段の複数と、
接続切換部と、
接続切換部からのそれぞれの光波に遅延時間を与える複数の遅延素子をもった遅延部と、
それぞれの遅延部からの光波を合波する合波器の複数を含む合波部と、
合波部からの光波を変換する光電変換器を複数含む光電変換部と、
アレイアンテナと、を備え、
上記のそれぞれの光源ユニットからの光波のスペクトル線は同じ波長をもち、
上記の接続切換部は、上記のそれぞれの分波器について、該分波器のそれぞれの出力を上記のそれぞれの合波器に1入力端子に対して1出力端子を振向けるように接続し、
前記のそれぞれの光電変換器からの電気信号を前記のアレイアンテナのそれぞれのエレメントに印加するものである。
Alternatively, (1) a light source unit that outputs a single light wave having a plurality of spectral lines having different wavelengths, or multiplexes and outputs a plurality of light waves having a plurality of spectral lines having different wavelengths. And a modulator that modulates the light wave from the light source unit, a plurality of modulated light generation units for the modulated light generation unit, and (2) a wavelength-dependent delay time through the light waves from the modulated light generation unit A delay unit having chromatic dispersion, and (3) a demultiplexer for demultiplexing the light wave from the delay unit for each spectrum line, the modulated light generating unit, the delay unit, and the demultiplexer, A plurality of modulated light generating means each comprising:
A connection switching unit;
A delay unit having a plurality of delay elements for giving a delay time to each light wave from the connection switching unit;
A multiplexing unit including a plurality of multiplexers that combine the light waves from the respective delay units;
A photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric converters that convert light waves from the multiplexing unit;
An array antenna, and
The spectral lines of the light waves from each of the above light source units have the same wavelength,
The connection switching unit is configured to connect each output of the duplexer to each of the multiplexers so that one output terminal is directed to one input terminal.
An electric signal from each of the photoelectric converters is applied to each element of the array antenna .
また、(1)異なる波長のスペクトル線を複数持った単数の光波を出力するかあるいは複数の光源から成り複数の異なる波長のスペクトル線を持った複数の光波を合波して出力する光源ユニットと、前記光源ユニットからの光波を変調する変調器と、からなる変調光発生ユニットについて複数の変調光発生ユニットと、(2)前記の変調光発生ユニットからの光波を通して波長に依存した遅延時間を与える、波長分散のある光ファイバあるいは光ファイバグレーティングなどの遅延手段と、(3)前記の遅延手段からの光波を上記のスペクトル線ごとに分波する分波器と、について、上記の変調光発生ユニットと遅延手段と分波器とをそれぞれ備える変調光発生手段の複数と、
第1の接続切換部と、
第1の接続切換部からの光波を選択して合波する合波器を複数含む第1の合波部と、
前記の合波器からの光波に遅延時間を与える複数の光ファイバと、
前記遅延手段からの光波を上記のスペクトル線のいずれかが含まれるように分波する複数の分波器と、
第2の接続切換部と、
第2の接続切換部からの光波を選択して合波する合波器を複数含む第2の合波部と、
第2の合波部からの光波を変換する光電変換器を複数含む光電変換部と、
アレイアンテナと、を備え、
上記のそれぞれの光源ユニットからの光波のスペクトル線は同じ波長をもち、
上記の光ファイバの数は、上記の変調器数に上記のアレイアンテナ数を加えて1を減じた数であり、
上記の第1の接続切換部と第2の接続切換部とは、それぞれの上記の変調光発生手段のそれぞれの分波器について、上記の変調部から上記の光電変換部の出力までの遅延時間差の最大値が変調信号の周期の最小値以下となる経路で該分波器のそれぞれの出力を第2の合波部のそれぞれの合波器に振向けるように接続し、
前記のそれぞれの光電変換器からの電気信号を前記のアレイアンテナのそれぞれのエレメントに印加するものである。
Further, (1) a light source unit for a plurality of light waves having spectral lines of a plurality of different wavelengths become different or multiple sources of spectral lines in the wavelength output light waves of the plurality have been single multiplexed output A modulator that modulates a light wave from the light source unit, a plurality of modulated light generation units for the modulated light generation unit, and (2) a delay time depending on the wavelength is provided through the light waves from the modulated light generation unit The modulated light generating unit described above with respect to a delay means such as an optical fiber having a wavelength dispersion or an optical fiber grating, and (3) a demultiplexer for demultiplexing a light wave from the delay means for each spectral line. A plurality of modulated light generating means each including a delay means and a duplexer;
A first connection switching unit;
A first multiplexing unit including a plurality of multiplexers that select and multiplex light waves from the first connection switching unit;
A plurality of optical fibers that give a delay time to the light wave from the multiplexer;
A plurality of demultiplexers for demultiplexing the light wave from the delay means so as to include any of the spectral lines;
A second connection switching unit;
A second multiplexing unit including a plurality of multiplexers that select and multiplex light waves from the second connection switching unit;
A photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric converters that convert light waves from the second multiplexing unit;
An array antenna, and
The spectral lines of the light waves from each of the above light source units have the same wavelength,
The number of optical fibers is the number obtained by adding 1 to the number of array antennas and the number of array antennas.
The first connection switching unit and the second connection switching unit are different in delay time from the modulation unit to the output of the photoelectric conversion unit with respect to each duplexer of the modulated light generation unit. Connecting the respective outputs of the duplexers to the respective multiplexers of the second multiplexer in a path in which the maximum value of is less than the minimum value of the period of the modulation signal,
An electric signal from each of the photoelectric converters is applied to each element of the array antenna.
上記の光制御アレイアンテナ装置を複数用い、複数のアレイアンテナを合成して、より多数のエレメントを備えるアレイアンテナを構成することもできる。 A plurality of the above-described light control array antenna devices can be used, and a plurality of array antennas can be combined to form an array antenna having a larger number of elements.
受信においても光源の波長の種類を少なくすることができる。このためには、(1)異なる波長のスペクトル線を複数持った単数の光波を出力するかあるいは複数の光源から成り複数の異なる波長のスペクトル線を持った複数の光波を合波して出力する光源ユニットと、前記光源ユニットからの光波をアレイアンテナのエレメントから入力した複数方向からのビームを受信した信号で変調する変調器と、からなる変調光発生ユニットの複数と、(2)前記の変調光発生ユニットからの光波を通して波長に依存した遅延時間を与える、波長分散のある遅延手段と、(3)前記の遅延手段からの光波を上記のスペクトル線ごとに分波する分波器について、上記の変調光発生ユニットと遅延手段と分波器とをそれぞれ備える変調光発生手段の複数と、
接続切換部と、
接続切換部で選択された光波を合波する複数の合波器を含む合波部と、
それぞれの合波器からの光波を変換する複数の光電変換器を含む光電変換部と、を備え、
上記のそれぞれの光源ユニットからの光波のスペクトル線は同じ波長をもち、
上記の接続切換部は、上記のそれぞれの分波器について、該分波器のそれぞれの出力を上記のそれぞれの合波器に1入力端子に対して1出力端子を振向けるように接続し、
前記の複数の光電変換器のいずれかの光電変換器に印加される上記のアレイアンテナのエレメントの複数からの電気信号について、上記の複数方向のビームから選択した特定方向のビームの信号の位相が整合して強度が増強するように、上記の遅延手段による遅延時間を設定する。
Also in reception, the types of wavelengths of the light source can be reduced. To this end, (1) a single light wave having a plurality of spectral lines having different wavelengths is output, or a plurality of light waves composed of a plurality of light sources and having spectral lines having different wavelengths are combined and output. A plurality of modulated light generating units comprising: a light source unit; and a modulator that modulates a light wave from the light source unit that is input from an element of an array antenna with a signal received from a plurality of directions; and (2) the modulation A delay means having wavelength dispersion that gives a wavelength-dependent delay time through the light wave from the light generation unit; and (3) a demultiplexer that demultiplexes the light wave from the delay means for each spectral line. A plurality of modulated light generating units each including a modulated light generating unit, a delay unit, and a duplexer;
A connection switching unit;
A multiplexing unit including a plurality of multiplexers that combine the light waves selected by the connection switching unit;
A photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric converters that convert light waves from each multiplexer; and
The spectral lines of the light waves from each of the above light source units have the same wavelength,
The connection switching unit is configured to connect each output of the duplexer to each of the multiplexers so that one output terminal is directed to one input terminal.
For the electrical signals from a plurality of the elements of the array antenna applied to any one of the plurality of photoelectric converters, the phase of the signal of the beam in a specific direction selected from the beams in the plurality of directions is The delay time by the above delay means is set so that the strength is enhanced in alignment.
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明においては、同じ機能あるいは類似の機能をもった装置に、特別な理由がない場合には、同じ符号を用いるものとする。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, devices having the same function or similar functions are denoted by the same reference numerals unless there is a special reason.
図15に本発明の元になる例で、1ビームの電波をアレイアンテナから放射する場合の原理を模式的に示す。波長1から5までの異なる波長をもつ光源からのそれぞれの光波は、合波器で合波され、変調器で、伝送しようとするマイクロ波で変調される。こうして変調された変調光は光ファイバを通過する際に、波長に応じた遅延を受ける。このため、分波器で、それぞれの波長の光波に分離され、光電変換器(PD)で電気信号に変換すると、遅延差のついたマイクロ波が得られる。このマイクロ波をアレイアンテナに給電すると、遅延差に応じた指向性をもったビームが得られる。例えば、図15で波長1の遅延が波長5の遅延よりも大きい時には、波長5の光波から得たマイクロ波の方が先に放射されるので、ビームAが得られる。
FIG. 15 schematically shows the principle in the case of emitting one beam of radio waves from an array antenna as an example of the present invention. Light waves from light sources having different wavelengths from 1 to 5 are combined by a multiplexer, and modulated by a microwave to be transmitted by a modulator. The modulated light thus modulated undergoes a delay corresponding to the wavelength when passing through the optical fiber. For this reason, when it is separated into light waves of respective wavelengths by a demultiplexer and converted into an electric signal by a photoelectric converter (PD), a microwave with a delay difference is obtained. When this microwave is fed to the array antenna, a beam having directivity corresponding to the delay difference is obtained. For example, in FIG. 15, when the delay of
このように、図15に示した例は、1ビームの放射を実現するものである。しかし、本発明では、以下に説明するように、複数のビームの電波を1つのアレイアンテナから放射するものであり、しかも、それぞれ異なった情報をもった電波を放射するものである。 As described above, the example shown in FIG. 15 realizes radiation of one beam. However, in the present invention, as will be described below, radio waves of a plurality of beams are radiated from one array antenna, and radio waves having different information are radiated.
先ず本発明の第1の実施例を5ビームの図7と、4ビームの図8とを用いて説明する。この光制御アレイアンテナ装置では、異なる波長のスペクトル線を持った単数の光波を出力するかあるいは複数の光源から成り複数の異なる波長のスペクトル線を持った複数の光波を合波して出力する光源ユニット1と、前記光源ユニット1と光変調器とからなる変調光発生ユニット2と、合波器3と、波長分散のある光ファイバ4と、波長分波器5と、複数の合波器を含む合波部6と、複数の光電変換器を含む光電変換部7と、複数のエレメントとから成るアレイアンテナ8と、を備え、
光源ユニット1からの光波を、光変調器を用いて高周波信号で変調し、変調された光信号を合波した後、波長分散のある光ファイバに通して波長に依存した遅延時間を与え、上記の光ファイバを通った光波を上記のスペクトルごとに分波し、分波されたそれぞれの波長の光波を、異なる変調光発生ユニットからそれぞれ1つずつの光波となるように選択して合波し、合波されたそれぞれの光波を光電変換し、前記光電変換で得られる電気信号をアレイアンテナ8のそれぞれのエレメントに印加する。上記の波長分散のある光ファイバの代わりとしては、波長分散のある光ファイバグレーティングを用いることができる。
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 with 5 beams and FIG. 8 with 4 beams. In this light control array antenna device, a light source that outputs a single light wave having spectral lines of different wavelengths or a light source that is composed of a plurality of light sources and combines a plurality of light waves having spectral lines of different wavelengths. A
The light wave from the
従来の欠点を解決するためには、複数の波長で共用できると同時に複雑な等長化が必要ない単純な構造の光遅延線を移相器として採用する必要があった。また等長化誤差が生じてもそれを補正する手段が必要であった。本発明では光遅延線として一本の波長分散のある光ファイバを共用して、複数の入力光源の波長を変えて調整することで位相制御を行う構成を用いた。単純に一本の波長分散のある光ファイバを用いるため、複雑な等長化は必要ない。また波長可変光源の波長を個別に微調整できるため、非等長化によって生じる遅延差誤差を補正することができる。また波長を可変することで複数のアンテナビーム方向やアンテナパターンを独立に変えることができる。 In order to solve the conventional drawbacks, it is necessary to adopt an optical delay line having a simple structure that can be shared by a plurality of wavelengths and at the same time does not require complicated equal length as a phase shifter. Also, even if an equalization error occurs, a means for correcting it is necessary. In the present invention, a configuration is used in which phase control is performed by changing and adjusting the wavelengths of a plurality of input light sources by sharing a single optical fiber having chromatic dispersion as an optical delay line. Since an optical fiber having a single wavelength dispersion is simply used, no complicated equal length is required. In addition, since the wavelength of the wavelength tunable light source can be finely adjusted individually, a delay difference error caused by non-equal length can be corrected. In addition, by changing the wavelength, a plurality of antenna beam directions and antenna patterns can be changed independently.
一般的に1芯の光ファイバで数100から最大1000波長程度の多重化を行うことができる。この光ファイバは伝送線路であると共に光ファイバ自体を移相器として使用することができる。先例では、アンテナ放射素子(エレメント)毎の波長分散光ファイバの長さの違いにより必要な励振位相分布を与えている。しかし、光ファイバの長さを調整しなくとも、一本の波長分散のある光ファイバを用いて、入力する各光源の波長を微調整することで位相制御は実現できる。 In general, multiplexing from several hundred to a maximum of 1000 wavelengths can be performed with a single-core optical fiber. This optical fiber is a transmission line and the optical fiber itself can be used as a phase shifter. In the preceding example, the necessary excitation phase distribution is given by the difference in the length of the wavelength dispersion optical fiber for each antenna radiating element (element). However, even if the length of the optical fiber is not adjusted, phase control can be realized by finely adjusting the wavelength of each input light source using a single optical fiber having chromatic dispersion.
図7は5素子×5ビームのアレイアンテナ、また図8は5素子×4ビームの光制御アレイアンテナの構成を示している。これらは、また、異なる波長のスペクトル線を持った単数の光波を出力するかあるいは複数の光源から成り複数の異なる波長のスペクトル線を持った複数の光波を合波して出力する光源ユニット1と、前記光源ユニットからの光波を変調する変調器とからなる変調光発生ユニット2の複数と、
前記の複数の変調光発生ユニットからの光波を合波する合波器3と、
前記合波器からの光波を通して波長に依存した遅延時間を与える、波長分散のある光ファイバ4と、
前記光ファイバからの光波を上記のスペクトルごとに分波する分波器5と、
前記の分波器の出力について、異なる変調光発生ユニットからそれぞれ1つずつの光波となるように選択して合波する合波器について、それぞれ異なる選択となるように構成した複数の合波器を含む合波部6と、
前記合波部のそれぞれの合波器からの光波を変換する複数の光電変換器を備える光電変換部7と、
アレイアンテナ8と、を備え、
前記のそれぞれの光電変換器からの電気信号を前記のアレイアンテナのそれぞれのエレメントに印加するものである。上記の、光ファイバ4の代わりに光ファイバグレーティングを用いることができるが、一般に、光ファイバは光ファイバグレーティングに比べて、遅延時間を大きく取りづらいが、広帯域である。
FIG. 7 shows the configuration of a 5 element × 5 beam array antenna, and FIG. 8 shows the configuration of a 5 element × 4 beam optical control array antenna. They are also a
A
An
A
A plurality of multiplexers configured to select different ones for the multiplexers that select and combine one output from different modulated light generation units with respect to the output of the duplexer. A
A
An
An electric signal from each of the photoelectric converters is applied to each element of the array antenna. Although an optical fiber grating can be used in place of the
ここでは図7を用いて説明を行う。全部で5素子×5ビーム=25個の波長可変光源を用いる。それぞれのビーム毎に必要な5個ずつの光源は合波器でひとつにまとめられて、そのビームで送信する高周波を用いて変調を受ける。波長1〜5はビームA用のマイクロ波Aで変調を受ける。5つのビーム用にそれぞれ変調を行った25波長は一つに合波されて分散光ファイバに入る。ファイバの波長分散値とファイバ長を適当に選ぶことでそれぞれの波長は適当な値の遅延を受ける。
Here, description will be made with reference to FIG. A total of 5 elements × 5 beams = 25 wavelength variable light sources are used. Five light sources required for each beam are combined into one by a multiplexer, and modulated using a high frequency transmitted by the beam.
例えばマイクロ波周波数を20GHzとすれば、半波長180度の遅延量は25psecとなる。5個の光源の波長を0.8nm間隔と設定する。例えば1559.79nm、1558.98nm、1558.17nm、1557.36nm、1556.56nmとする。このときシングルモード光ファイバの分散値を20psec/nm/kmとすれば、1km長でその分散量は20psec/nmとなる。隣接する光源が0.8nm波長が異なれば分散量は16psec異なることとなり、移相量で115度の違いが生じることとなる。このとき、例えば1558.98nmの光源を±0.8nmの範囲で波長を変えて調整すれば、±115度の移相量を調整できることになる。 For example, if the microwave frequency is 20 GHz, the delay amount at a half wavelength of 180 degrees is 25 psec. The wavelengths of the five light sources are set at 0.8 nm intervals. For example, it is set to 1559.79 nm, 1558.98 nm, 1558.17 nm, 1557.36 nm, 1556.56 nm. At this time, if the dispersion value of the single mode optical fiber is 20 psec / nm / km, the dispersion amount is 20 psec / nm with a length of 1 km. If adjacent light sources have different wavelengths of 0.8 nm, the amount of dispersion will differ by 16 psec, resulting in a difference of 115 degrees in the amount of phase shift. At this time, for example, if the light source of 1558.98 nm is adjusted by changing the wavelength in the range of ± 0.8 nm, the phase shift amount of ± 115 degrees can be adjusted.
1本の光ファイバで必要な全ての波長の遅延量の調整を行った後、分波器で波長毎に分波され、その後、アンテナ放射素子毎に必要な波長群がそれぞれの合波器によって集められる。1つのアンテナ放射素子に集められる波長群は、各ビームの形成に必要な波長群から1波ずつ選ばれて合波される。合波された波長群は光電変換部(PD)にて高周波出力となりアンテナ放射素子に給電される。 After adjusting the delay amounts of all the wavelengths required by one optical fiber, the wavelength is demultiplexed by the demultiplexer, and then the necessary wavelength group for each antenna radiating element is obtained by each multiplexer. Collected. The wavelength groups collected in one antenna radiating element are selected and combined from the wavelength groups necessary for forming each beam. The combined wavelength group becomes a high frequency output in the photoelectric conversion unit (PD) and is fed to the antenna radiating element.
この方式では、マルチビーム形成に必要な5素子×5ビーム=25個の全ての波長の遅延量を1本の光ファイバにて実現することができる。また波長分散のある光ファイバ以外の分波器や合成器についても全ての波長について対称な構成となっているため、等長化は容易に実現できる。さらに等長化誤差が生じても、光源の波長を変えて調整すれば移相量を調整できることになる。 In this method, the delay amount of all the wavelengths of 5 elements × 5 beams = 25 necessary for multi-beam formation can be realized by one optical fiber. Further, the branching filter and the synthesizer other than the optical fiber having the chromatic dispersion have a symmetric configuration with respect to all wavelengths, so that the equal length can be easily realized. Even if an equalization error occurs, the amount of phase shift can be adjusted by adjusting the wavelength of the light source.
上述の0.8nm間隔の波長光源と、分散値20psec/nm/kmの光ファイバ1kmを用いる場合、マイクロ波周波数を20GHz、移相器を3ビットとすれば、最小移相量はπ/4=45°であるから、量子化ビットの1/10の位相精度は4.5°となる。このとき例えば波長可変光源として高密度波長分割多重用のITUグリッド50GHz(0.4nm)や25GHz(0.2nm)間隔のDFBレーザモジュールを用いるとする。レーザモジュールは隣接光信号間のクロストークを抑圧するために波長の安定化が図られている。50GHz間隔DWDM光源では±20pm以下の安定度、25GHz間隔DWDMでは±10pm以下の安定度が求められ実現している。このとき遅延量は、20psec/nm×±20pm=±0.4psec及び20psec/nm×±10pm=±0.2psecとなり、対応する位相量は±2.9°及び±1.4°となる。この値は、量子化ビットの1/10の位相精度である4.5°を満たしており、電流や温度による細かな制御を行わなくとも、高密度波長分割多重用のITUグリッド50GHzや25GHz間隔のDFBレーザモジュールを用意すれば、量子化ビットの1/10の位相精度を実現できることがわかる。上述のDFBレーザモジュールは、更に駆動電流や温度を制御することで1pm精度の細かな波長制御が可能であることが知られている。光源の波長を個別に微調整できるため、非等長化によって生じる遅延差誤差を容易に補正することができる。
In the case of using the above-described wavelength light source with a 0.8 nm interval and an
上記の図7では5素子×5ビーム=25個の異なる波長が必要となる。また波長間隔を0.8nmと設定したが、シングルモード光ファイバ1km長での分散量は20psec/nmであることから、最大400psecの遅延差が波長間で生じることになる。必要な波長数及び遅延差はアンテナ放射素子数やビーム数が増えるにつれて大きくなるため、必要な波長数を低減する構成が望まれる。 In FIG. 7 above, 5 elements × 5 beams = 25 different wavelengths are required. Although the wavelength interval is set to 0.8 nm, the dispersion amount in the 1-km length of the single-mode optical fiber is 20 psec / nm, so that a maximum delay difference of 400 psec occurs between the wavelengths. Since the required number of wavelengths and the delay difference increase as the number of antenna radiating elements and the number of beams increase, a configuration that reduces the required number of wavelengths is desired.
これに対して、図9ではビーム毎に必要な波長群を繰返し利用できる構成としている。これは、(1)異なる波長のスペクトル線を持った単数の光波を出力するかあるいは複数の光源から成り複数の異なる波長のスペクトル線を持った複数の光波を合波して出力する光源ユニット1、前記光源ユニットからの光波を変調する変調器と、からなる変調光発生ユニット2について複数の変調光発生ユニットと、(2)前記の変調光発生ユニットからの光波を通して波長に依存した遅延時間を与える、波長分散のある光ファイバ9と、(3)前記の光ファイバからの光波を上記のスペクトル線ごとに分波する分波器について、上記の変調光発生ユニットと光ファイバと分波器とをそれぞれ備える変調光発生手段10の複数と、
接続切換部11と、
接続切換部からの光波を選択して合波する複数の合波器を含む合波部6と、
それぞれの合波器からの光波を変換する複数の光電変換器を含む光電変換部7と、
アレイアンテナ8と、を備え、
上記のそれぞれの光源ユニット1からの光波のスペクトル線は同じ波長をもち、
上記の接続切換部は、上記のそれぞれの分波器について、該分波器のそれぞれの出力を上記のそれぞれの合波器に振向けるように接続し、
前記のそれぞれの光電変換器からの電気信号を前記のアレイアンテナのそれぞれのエレメントに印加するものである。上記の、光ファイバ9の代わりに、遅延素子として、光ファイバグレーティングを用いることができるが、一般に、光ファイバは光ファイバグレーティングに比べて、遅延時間を大きく取りづらいが、広帯域である。
On the other hand, in FIG. 9, it is set as the structure which can use repeatedly the wavelength group required for every beam. This is (1) a
A connection switching unit 11;
A
A
An
The spectral lines of the light waves from each of the
The connection switching unit is configured to connect each of the duplexers so that the output of the duplexer is directed to each of the multiplexers.
An electric signal from each of the photoelectric converters is applied to each element of the array antenna. Although an optical fiber grating can be used as a delay element instead of the
5素子×5ビームの光制御アレイアンテナは25個の波長可変光源が必要となるが、1つのビーム形成に必要な光源は5個なのでビーム毎に必要な波長群毎に合波することで、ビーム毎に同一波長を繰返し利用することができる。図9の例では波長1〜5を繰返し利用している。このため波長分散のある光ファイバを用いた遅延量の設定はビーム毎に行う必要があり、ビーム数分の波長分散のある光ファイバが必要となる。ビーム毎に遅延量が設定された波長群はその後分波器で分波されアンテナ放射素子毎に対応した波長群に合波器で合波される。合波器では各ビームからの波長が同一波長とならないように一つずつ選ばれて合波される。分波器群と合波器群の端子は1対1に対応している。両端子間の接続には、短い長さの同一長の光ファイバや光導波路を用いることで容易に等長化を行うことが可能である。
An optical control array antenna of 5 elements × 5 beams requires 25 wavelength tunable light sources, but since 5 light sources are required for forming one beam, by combining each required wavelength group for each beam, The same wavelength can be used repeatedly for each beam. In the example of FIG. 9,
上記の実施例の図9ではビーム毎に光源をまとめて同一波長を再利用したが、アンテナ放射素子群毎に光源をまとめることも可能である。図10はその一例で、例えば二次元アレイアンテナのアンテナ放射素子一列毎に光源をまとめることも可能である。図10では2素子×2素子の2行2列の2次元平面アレイアンテナで5ビームを形成する例を示している。一列は2素子なので光源2素子ずつが合波器でまとめられてビーム毎に高周波変調を受けてさらに合波器で合波されて波長分散のある光ファイバを通すことでアンテナ放射素子一列分の必要な遅延量が得られる。 In FIG. 9 of the above embodiment, the light sources are grouped for each beam and the same wavelength is reused. However, the light sources can be grouped for each antenna radiating element group. FIG. 10 shows an example, and for example, it is possible to collect light sources for each row of antenna radiating elements of a two-dimensional array antenna. FIG. 10 shows an example in which 5 beams are formed by a 2 × 2 two-dimensional planar array antenna of 2 elements × 2 elements. Since one row consists of two elements, two light source elements are combined by a multiplexer, subjected to high frequency modulation for each beam, further combined by a multiplexer, and passed through an optical fiber having chromatic dispersion, so that it corresponds to one antenna radiating element. The required amount of delay can be obtained.
第4の実施例を、図11、図12を用いて説明する。上記の図7の実施例では最大400psecの遅延差が波長間で生じることになる。また、図9や10のようにビーム毎に用いる波長分散のある光ファイバを分けるなどの構成を取らなくても、波長毎の遅延量を設定後に、アンテナ放射素子毎に適当な長さの遅延素子として動作する調整ファイバを追加することで遅延量を低減することができる。図11は遅延素子として動作する調整ファイバを合波器と光電変換器(PD)の間にそれぞれ挿入している。これは、光電変換器の前に光遅延素子を入れても、あるいは、光電変換器のあとに電気的な遅延素子をいれてもよいことは明らかである。図12はその際の遅延量の変化を示している。遅延素子として動作する調整ファイバをアンテナ放射素子毎に挿入することで遅延差をアンテナ放射素子毎の波長群の中での遅延差まで低減することができ1周期(2π)以下にすることがきる。さらに、1周期以下の操作によって、放射する波面を変えることもでき、これを用いてビーム方向を変えることができる。また、逆分散のファイバのみしか無い場合でも、等価的に正分散の遅延器を実現することができる。 A fourth embodiment will be described with reference to FIGS. In the embodiment of FIG. 7 described above, a maximum delay difference of 400 psec occurs between wavelengths. Further, even if a configuration such as dividing an optical fiber having wavelength dispersion used for each beam as shown in FIGS. 9 and 10 is not used, a delay of an appropriate length is set for each antenna radiating element after setting a delay amount for each wavelength. The amount of delay can be reduced by adding an adjustment fiber that operates as an element. In FIG. 11, adjustment fibers operating as delay elements are inserted between the multiplexer and the photoelectric converter (PD), respectively. Obviously, an optical delay element may be inserted before the photoelectric converter, or an electrical delay element may be inserted after the photoelectric converter. FIG. 12 shows changes in the delay amount at that time. By inserting an adjustment fiber that operates as a delay element for each antenna radiating element, the delay difference can be reduced to a delay difference in the wavelength group for each antenna radiating element, and can be reduced to one period (2π) or less. . Furthermore, the wavefront to be radiated can be changed by an operation of one cycle or less, and the beam direction can be changed using this. In addition, even when only a reverse dispersion fiber is provided, a forward dispersion delay device can be equivalently realized.
第5の実施例を、図13を用いて説明する。この実施例では、アンテナ放射素子毎の波長群の中での遅延差も補償している。この光制御アレイアンテナ装置は、(1)異なる波長のスペクトル線を持った単数の光波を出力するかあるいは複数の光源から成り複数の異なる波長のスペクトル線を持った複数の光波を合波して出力する光源ユニット1と、前記光源ユニットからの光波を変調する変調器と、からなる変調光発生ユニット2について複数の変調光発生ユニットと、(2)前記の変調光発生ユニットからの光波を通して波長に依存した遅延時間を与える、波長分散のある光ファイバ9と、(3)前記の光ファイバからの光波を上記のスペクトル線ごとに分波する分波器と、について、上記の変調光発生ユニットと光ファイバと分波器とをそれぞれ備える変調光発生手段10の複数と、
接続切換部15と、
接続切換部からのそれぞれの光波に遅延時間を与える複数の遅延素子をもった遅延部14と、
それぞれの遅延部からの光波を合波する合波器の複数を含む合波部6と、
合波部からの光波を変換する光電変換器を複数含む光電変換部7と、
アレイアンテナ8と、を備え、
上記のそれぞれの光源ユニットからの光波のスペクトル線は同じ波長をもち、
上記の接続切換部は、上記のそれぞれの分波器について、該分波器のそれぞれの出力を上記のそれぞれの合波器に振向けるように接続し、
前記のそれぞれの光電変換器からの電気信号を前記のアレイアンテナのそれぞれのエレメントに印加するものである。上記の、光ファイバ9の代わりに、波長に依存した遅延時間を与える素子としては、光ファイバグレーティングを用いることができるが、一般に、光ファイバは光ファイバグレーティングに比べて、遅延時間を大きく取りづらいが、広帯域である。
A fifth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the delay difference in the wavelength group for each antenna radiating element is also compensated. This optical control array antenna device (1) outputs a single light wave having spectral lines of different wavelengths or combines a plurality of light waves composed of a plurality of light sources and having spectral lines of different wavelengths. A plurality of modulated light generation units with respect to a modulated
A
A
A
A
An
The spectral lines of the light waves from each of the above light source units have the same wavelength,
The connection switching unit is configured to connect each of the duplexers so that the output of the duplexer is directed to each of the multiplexers.
An electric signal from each of the photoelectric converters is applied to each element of the array antenna. An optical fiber grating can be used as an element that gives a wavelength-dependent delay time instead of the
上記の実施例の図9で示したようにビーム毎に波長分散のある光ファイバを用いることで全体の遅延差は低減できるが、アンテナ放射素子毎の波長群の中での遅延差は依然として残っており、これを補償するために分波器群と合波器群の端子間に遅延素子として動作する調整ファイバを入れて波長毎の遅延差を調整している。 Although the overall delay difference can be reduced by using an optical fiber having chromatic dispersion for each beam as shown in FIG. 9 in the above embodiment, the delay difference in the wavelength group for each antenna radiating element still remains. In order to compensate for this, an adjustment fiber operating as a delay element is inserted between the terminals of the duplexer group and the multiplexer group to adjust the delay difference for each wavelength.
第6の実施例を、図14を用いて説明する。この光制御アレイアンテナ装置は、(1)異なる波長のスペクトル線を持った単数の光波を出力するかあるいは複数の光源から成り複数の異なる波長のスペクトル線を持った複数の光波を合波して出力する光源ユニット1と、(2)前記光源ユニットからの光波を変調する変調器と、からなる変調光発生ユニット2について複数の変調光発生ユニットと、(3)前記の変調光発生ユニットからの光波を上記のスペクトル線ごとに分波する分波器とについて、上記の変調光発生ユニットと分波器とをそれぞれ備える変調光発生手段10の複数と、
第1の接続切換部16と、
第1の接続切換部からの光波を選択して合波する合波器を複数含む第1の合波部17と、
前記の合波器からの光波に遅延時間を与える複数の光ファイバを含む遅延部18と、
前記光ファイバからの光波を上記のスペクトル線のいずれかが含まれるように分波する複数の波長分波器を含む分波部19と、
第2の接続切換部20と、
第2の接続切換部からの光波を選択して合波する合波器を複数含む第2の合波部6と、
第2の合波部からの光波を変換する光電変換器を複数含む光電変換部7と、
アレイアンテナ8と、を備え、
上記のそれぞれの光源ユニットからの光波のスペクトル線は同じ波長をもち、
上記の光ファイバの数は、上記の変調器数に上記のアレイアンテナ数を加えて1を減じた数であり、
上記の第1の接続切換部と第2の接続切換部とは、それぞれの上記の変調光発生手段のそれぞれの分波器について、上記の変調部から上記の光電変換部の出力までの遅延時間差の最大値が変調信号の周期の最小値以下となる経路で該分波器のそれぞれの出力を第2の合波部のそれぞれの合波器に振向けるように接続し、
前記のそれぞれの光電変換器からの電気信号を前記のアレイアンテナのそれぞれのエレメントに印加するものである。上記の、遅延部18の光ファイバの代わりに、波長に依存した遅延時間を与える素子としては、光ファイバグレーティングを用いることができるが、一般に、光ファイバは光ファイバグレーティングに比べて、遅延時間を大きく取りづらいが、広帯域である。
A sixth embodiment will be described with reference to FIG. This optical control array antenna device (1) outputs a single light wave having spectral lines of different wavelengths or combines a plurality of light waves composed of a plurality of light sources and having spectral lines of different wavelengths. A plurality of modulated light generation units with respect to a modulated
A first connection switching unit 16;
A
A delay unit 18 including a plurality of optical fibers that give a delay time to the light wave from the multiplexer;
A
A second
A
A
An
The spectral lines of the light waves from each of the above light source units have the same wavelength,
The number of optical fibers is the number obtained by adding 1 to the number of array antennas and the number of array antennas.
The first connection switching unit and the second connection switching unit are different in delay time from the modulation unit to the output of the photoelectric conversion unit with respect to each duplexer of the modulated light generation unit. Connecting the respective outputs of the duplexers to the respective multiplexers of the second multiplexer in a path in which the maximum value of is less than the minimum value of the period of the modulation signal,
An electric signal from each of the photoelectric converters is applied to each element of the array antenna. An optical fiber grating can be used as an element that gives a delay time depending on the wavelength, instead of the optical fiber of the delay unit 18 described above. In general, an optical fiber has a longer delay time than an optical fiber grating. It is difficult to take a large amount, but it is a wide band.
上記の実施例の図13に示すように遅延素子として動作する調整ファイバを別途接続すると構成が複雑となり等長化にも影響を与える可能性がある。これに対して上記の実施例の図14ではビーム毎に波長を合波した後の波長分散のある光ファイバの長さを適当に変えて調整し、複数本用意することで全ての波長間の遅延差を合わせている。 If an adjustment fiber that operates as a delay element is connected separately as shown in FIG. 13 of the above-described embodiment, the configuration becomes complicated and there is a possibility that the equal length may be affected. On the other hand, in FIG. 14 of the above embodiment, the length of the optical fiber having chromatic dispersion after combining the wavelengths for each beam is appropriately changed and adjusted, and a plurality of fibers are prepared by preparing a plurality of them. The delay difference is adjusted.
図14は5素子×4ビームのアレイアンテナの構成を示している。ビーム毎に必要な波長群を合波することで、ビーム毎に同一波長を繰返し利用することができるのは先の実施例と同様である。波長1〜5がビーム毎に共用される。高周波で変調を受けたビーム毎の波長群は分波器で分波された後、光ファイバ長により遅延差を考慮して複数の波長分散のある光ファイバに入力される。このとき、波長分散のある光ファイバは(ビーム数+アンテナ放射素子数−1)本用意される。図14では、ビーム数は4本、アンテナ放射素子数は5個なので波長分散のある光ファイバ数は8本となる。波長分散のある光ファイバ1〜8は、一定量ずつ遅延量が異なるように長さが短くまたは長くなっている。このときビームAの波長1〜5は、長さが一番長いまたは短い波長から順番に5本の波長分散のある光ファイバに割り当てられる。次にビームBの波長1〜5は、長さが二番目に長いまたは短い波長から順番に5本の波長分散のある光ファイバに割り当てられる。これをビームDまで繰り返す。最後のビームDでは、波長5が長さの一番短いまたは長い波長分散のある光ファイバに割り当てられることになる。上記の分散光ファイバの代わりに光ファイバグレーティングを用いることができる。
FIG. 14 shows the configuration of an array antenna of 5 elements × 4 beams. Similar to the previous embodiment, the same wavelength can be repeatedly used for each beam by combining the necessary wavelength groups for each beam.
次にそれぞれの波長分散のある光ファイバを通過した波長は、分波器でそれぞれの波長に分波される。その後、ビームAの波長1〜5が5個のアンテナ放射素子に1波長ずつ割り当てられる。同様にビームB、C、Dについても5個のアンテナ放射素子に1波長ずつ割り当てられる。このとき、同一アンテナ放射素子に各ビームからの同一波長が重ならないように合波器と分波器の接続を行う。
Next, the wavelengths that have passed through the respective optical fibers having chromatic dispersion are demultiplexed into the respective wavelengths by the demultiplexers. Thereafter, the
図16は図14の実施例における各波長分散のある光ファイバの分散量とビーム毎の波長1〜5に用いる分散光ファイバの関係を示している。基本的には、設定しようとするビームの波面とそれぞれの光ファイバの特性(波長−遅延量)との交点に光波の遅延量が来るように光ファイバの遅延特性や光波の波長を設定する。ここでは、ビーム毎に同一波長を用いるが、ビーム毎に独立に波長を可変できるように異なる同一波長光源を用いることが望ましい。図ではビーム毎に用いた波長1〜5が等しい遅延量がビームの波面に揃えられていることがわかる。
FIG. 16 shows the relationship between the dispersion amount of the optical fiber having each wavelength dispersion and the dispersion optical fiber used for the
受信系に適用した光制御アレイアンテナ装置を図17に示す。これは、異なる波長のスペクトル線を複数持った単数の光波を出力するかあるいは複数の光源から成り複数の異なる波長のスペクトル線を持った複数の光波を合波して出力する光源ユニット1と、前記光源ユニットからの光波をアレイアンテナのエレメントから入力した複数方向からのビームを受信した信号で変調する変調器と、からなる変調光発生ユニット2の複数と、前記の複数の変調光発生ユニットからの光波を合波する合波器3と、前記合波器からの光波を通して波長に依存した遅延時間を与える、波長分散のある光ファイバあるいは光ファイバグレーティング4と、前記光ファイバからの光波を上記のスペクトルごとに分波する分波部19と、前記の分波器の出力を受けて、異なる変調光発生ユニットからそれぞれ1つずつの光波となるように選択して合波する合波器について、それぞれ異なる選択となるように構成した複数の合波器を含む合波部6と、前記合波部のそれぞれの合波器からの光波を変換する複数の光電変換器を備える光電変換部7と、を備えるものである。上記の波長分散のある光ファイバの代わりに光ファイバグレーティングを用いることができる。
FIG. 17 shows a light control array antenna device applied to the receiving system. It includes a
図17の例では3素子×5ビームの光制御アレイアンテナの受信系の構成を示している。送信系と同様に全部で3素子×5ビーム=15個の波長可変光源を用いる。それぞれのアンテナ放射素子(エレメント)で受信された高周波信号はそれぞれ対応する光変調器に入力される。このとき各光変調器の光入力信号は、5個の異なる波長を合波器で多重化した光波で、これらは、アンテナ放射素子毎に異なる波長を対応させるものである。高周波信号で変調を受けた光波は、アンテナ放射素子毎に多重化された光信号であるが、さらに全アンテナ放射素子からの光波を合波する合波器で多重化された後に、異なる波長の光信号ごとに異なる遅延時間を与えるための分散光ファイバに入る。このときファイバの波長分散値とファイバ長あるいは光路長を適当に選ぶことで、それぞれの異なる波長の光信号が、ビーム毎の受信に適した値の遅延を受ける様にすることができる。遅延量が調整された全ての波長は、光ファイバ出力として分波器に入力されて異なる波長に分波されて、次にビーム毎に対応する波長が各合波器にて多重化されてPD(光電変換器)にて検波される。ここで、上記の「ファイバの波長分散値とファイバ長あるいは光路長を適当に選ぶ」とは、例えば、ビームAを出力するPDには、波長1、6、11のそれぞれの光波が供給されるが、これらの光波に重畳された高周波信号の位相を一致させるように、上記のファイバ長あるいは光路長を選ぶものである。これらの位相を一致させることにより、他のビームの位相は、ずれた状態になり、ビームAに比べて小さい振幅となるので、ビームAの信号のみを選択することが出来る。他のビームの信号についても、これと同様にして選択することができる。
In the example of FIG. 17, the configuration of the reception system of the light control array antenna of 3 elements × 5 beams is shown. Similar to the transmission system, a total of 3 elements × 5 beams = 15 wavelength variable light sources are used. The high frequency signals received by the respective antenna radiating elements (elements) are respectively input to the corresponding optical modulators. At this time, the optical input signal of each optical modulator is a light wave in which five different wavelengths are multiplexed by a multiplexer, and these correspond to different wavelengths for each antenna radiating element. The optical wave modulated by the high-frequency signal is an optical signal multiplexed for each antenna radiating element, but after being multiplexed by a multiplexer that multiplexes the optical waves from all antenna radiating elements, A dispersion optical fiber is provided to give a different delay time for each optical signal. At this time, by appropriately selecting the chromatic dispersion value of the fiber and the fiber length or optical path length, it is possible to cause the optical signals of different wavelengths to receive a delay of a value suitable for reception for each beam. All the wavelengths whose delays are adjusted are input to the demultiplexer as optical fiber outputs, demultiplexed into different wavelengths, and then the corresponding wavelengths for each beam are multiplexed in each multiplexer to be PD. It is detected by (photoelectric converter). Here, “appropriately select the chromatic dispersion value of the fiber and the fiber length or the optical path length” means that, for example, the PDs that output the beam A are supplied with light waves of
図18は、アンテナ受信素子毎に、ビーム毎に必要な波長群を繰返し利用する受信用の光制御アレイアンテナ実施例を示す。これは、(1)異なる波長のスペクトル線を複数持った単数の光波を出力するかあるいは複数の光源から成り複数の異なる波長のスペクトル線を持った複数の光波を合波して出力する光源ユニット1と、前記光源ユニットからの光波をアレイアンテナのエレメントから入力した複数方向からのビームを受信した信号で変調する変調器と、からなる変調光発生ユニットの複数2と、(2)前記の変調光発生ユニットからの光波を通して波長に依存した遅延時間を与える、波長分散のある光ファイバあるいは光ファイバグレーティング4と、(3)前記の光ファイバからの光波を上記のスペクトル線ごとに分波する分波器について、上記の変調光発生ユニットと光ファイバと分波器とをそれぞれ備える変調光発生手段10の複数と、接続切換部15と、接続切換部で選択された光波を合波する複数の合波器を含む合波部6と、それぞれの合波器からの光波を変換する複数の光電変換器を含む光電変換部7と、を備えるものである。上記の波長分散のある光ファイバの代わりに光ファイバグレーティングを用いることができる。
FIG. 18 shows an embodiment of a receiving light control array antenna that repeatedly uses a necessary wavelength group for each beam for each antenna receiving element. This is (1) a different wavelength multiple light waves multiplexed by the light source unit to output the spectral lines with the spectral lines of a plurality of different wavelengths consists or a plurality of light sources to output a lightwave plurality has been singular 1 and a modulator that modulates light waves from the light source unit with signals received from a plurality of directions input from an element of an array antenna, and a plurality of modulated light generating units, and (2) the modulation A wavelength-dispersed optical fiber or optical fiber grating 4 that gives a wavelength-dependent delay time through the light wave from the light generation unit; and (3) a component that divides the light wave from the optical fiber for each spectral line. For the waver, a plurality of modulated light generating means 10 each including the modulated light generating unit, the optical fiber, and the duplexer, and the connection switching unit 1 A
図18では、3素子×5ビームの光制御アレイアンテナの受信系の構成を示している。15個の波長可変光源からの単一波長の光波は、5波長ずつ合波器で多重化されて、それぞれの光変調器に入力される。このとき、波長の組合せが同一な5波長の3組を、それぞれのアンテナ受信素子で受信された高周波信号で、それぞれ対応する光変調器を用いて変調する。その後、分散光ファイバによって光波の波長に応じて遅延量を調整する。この調整は、分散光ファイバの特性と、それぞれの光波の波長を調整することで行なう。それぞれの組の光は、分波器にて分波された後、それぞれPDに接続された合波器にそれぞれ1波ずつ分配するように接続切換部で光路を切換え、受信ビーム毎に必要な波長を合波しPDにて検波する。 FIG. 18 shows the configuration of the reception system of the light control array antenna of 3 elements × 5 beams. Single-wavelength light waves from the 15 wavelength-tunable light sources are multiplexed by 5 wavelength multiplexers and input to the respective optical modulators. At this time, three sets of five wavelengths having the same combination of wavelengths are modulated with the high-frequency signals received by the respective antenna receiving elements using the corresponding optical modulators. Thereafter, the amount of delay is adjusted according to the wavelength of the light wave by the dispersion optical fiber. This adjustment is performed by adjusting the characteristics of the dispersion optical fiber and the wavelength of each light wave. After each set of light is demultiplexed by a demultiplexer, the optical path is switched by a connection switching unit so that each wave is distributed to a multiplexer connected to each PD, and necessary for each received beam. Wavelengths are combined and detected by PD.
ここで、ビームAで変調された波長1、2、あるいは3の光波の波長を波長1A、2A、3Aとするとき、いずれかの合波器には、これらの波長を持った光波を選択して入力し、出力である合波した光波をPDで光電変換する。この光電変換によって、位相の異なるビームAの信号の重ねあわせが得られるので、光波1、2あるいは3の波長を変えて遅延時間を調整し、ビームAの位相を一致させることにより、他のビームは位相がずれた状態になりビームAに比べて小さい振幅となるので、ビームAの信号のみを選択することが出来る。他のビームの信号についても、これと同様にして選択することができる。
Here, when the wavelength of the light wave of
図19は、送受信共用の光制御アレイアンテナ装置の実施例である。この実施例では、遅延量を設定する光ファイバや合波器、分波器を一部共用している。添え字のtあるいはrは、それぞれ送信あるいは受信に関する項を示す。図19では1本の光ファイバ4とそれぞれに用いる光波の波長(送信用の1tから15t、受信用の1rから15r)で送受信用アンテナ素子とビーム全ての位相を設定している。この様に光ファイバや合波器、分波器などの光回路部分を共用することで、コンパクトな回路を実現できる。
FIG. 19 shows an embodiment of a light control array antenna apparatus shared for transmission and reception. In this embodiment, an optical fiber, a multiplexer and a duplexer for setting the delay amount are partially shared. The subscript t or r indicates a term related to transmission or reception, respectively. In FIG. 19, the transmission / reception antenna element and the phase of all the beams are set by one
上記の実施例では、遅延量を設定する波長分散のある光ファイバとして光ファイバを例に挙げたが、この場合は、シングルモードであることが望ましい。また、特に、高波長分散のある光ファイバを用いることでファイバ長を短縮することができる。例えば、高波長分散のある光ファイバとしてフォトニッククリスタルファイバを用いることができる。 In the above-described embodiment, an optical fiber is taken as an example of an optical fiber having chromatic dispersion for setting a delay amount. In this case, it is desirable that a single mode be used. In particular, the fiber length can be shortened by using an optical fiber having high wavelength dispersion. For example, a photonic crystal fiber can be used as an optical fiber having high wavelength dispersion.
本発明では上記の様に、1つのビーム形成に複数の波長可変光源を用いてビーム形成の自由度を確保すると同時に、1本の分散光ファイバを光遅延線として異なる複数の波長で共用して移相器の削減を図ると共に等長化が必要ないような構造としている。また、マトリクス構造となる接続切換部については、等長線路での接続を可能としている。さらに、光源を波長可変とし、その波長を微調整することで、等長化が不完全な場合の位相誤差を補正することができる。光源の波長を大幅に変える場合は、分波器の出力端の位置も適宜変更する。 In the present invention, as described above, a plurality of wavelength tunable light sources are used for forming one beam to ensure the degree of freedom of beam formation, and at the same time, one dispersion optical fiber is shared by a plurality of different wavelengths as an optical delay line. The structure is designed to reduce the number of phase shifters and eliminate the need for equal length. In addition, the connection switching unit having a matrix structure can be connected by an equal length line. Further, by making the light source variable in wavelength and finely adjusting the wavelength, it is possible to correct a phase error in the case where the equalization is incomplete. When the wavelength of the light source is changed significantly, the position of the output end of the duplexer is also changed as appropriate.
本発明は、上記の様に、送信装置あるいは受信装置に適用できるものであるが、両方の装置を備えて交互に用いる場合には、光源ユニットをそれぞれに用意する必要はなく、共通の光源ユニットから分岐した光波を用いることができる。この場合の、波長可変光源の波長を微調整することによる等長化については、微調整を交互に設定することによって行なう。 As described above, the present invention can be applied to a transmission device or a reception device, but when both devices are provided alternately, it is not necessary to prepare a light source unit for each, and a common light source unit is used. The light wave branched from can be used. In this case, the equalization by finely adjusting the wavelength of the wavelength tunable light source is performed by alternately setting the fine adjustment.
1 光源ユニット
2 変調光発生ユニット
3 合波器
4 光ファイバ
5 波長分波器
6 合波部
7 光電変換部
8 アレイアンテナ
9 光ファイバ
10 変調光発生手段
11 接続切換部
12 波長分波器
13 遅延部
14 遅延部
15 接続切換部
16 接続切換部
17 合波部
18 遅延部
19 分波部
20 接続切換部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記光源ユニットからの光波を変調する変調器とからなる変調光発生ユニットの複数と、
前記の複数の変調光発生ユニットからの光波を合波する合波器と、
前記合波器からの光波を通して波長に依存した遅延時間を与える、波長分散のある遅延手段と、
前記遅延手段からの光波を上記のスペクトルごとに分波する分波器と、
前記の分波器の出力を受けて、異なる変調光発生ユニットからそれぞれ1つずつの光波となるように選択して合波する合波器であって、前記選択がそれぞれ異なる選択となるように構成した複数の合波器を含む合波部と、
前記合波部のそれぞれの合波器からの光波を変換する複数の光電変換器を備える光電変換部と、
アレイアンテナと、を備え、
上記光電変換部のそれぞれの光電変換器は、それぞれ異なる遅延時間特性を持った遅延素子と上記合波器との直列接続に直列に接続され、
前記のそれぞれの光電変換器からの電気信号を前記のアレイアンテナのそれぞれのエレメントに印加する事を特徴とする光制御アレイアンテナ装置。 A light source unit that outputs a single light wave having a plurality of spectral lines of different wavelengths or a plurality of light waves composed of a plurality of light sources and outputs a plurality of light waves having a plurality of spectral lines of different wavelengths;
A plurality of modulated light generating units comprising a modulator for modulating light waves from the light source unit;
A multiplexer that multiplexes light waves from the plurality of modulated light generating units;
A delay means having wavelength dispersion that gives a wavelength-dependent delay time through the light wave from the multiplexer;
A demultiplexer for demultiplexing the light wave from the delay means for each spectrum;
A multiplexer that receives the output of the demultiplexer and selects and multiplexes the light from different modulated light generation units so as to be one each , so that the selection is different. A multiplexing unit including a plurality of configured multiplexers;
A photoelectric conversion unit comprising a plurality of photoelectric converters for converting light waves from the respective multiplexers of the multiplexing unit;
An array antenna, and
Each photoelectric converter of the photoelectric conversion unit is connected in series to a serial connection of a delay element having a different delay time characteristic and the multiplexer,
An optical control array antenna device, wherein an electrical signal from each of the photoelectric converters is applied to each element of the array antenna.
接続切換部と、
接続切換部で選択した光波を合波する複数の合波器を含む合波部と、
それぞれの合波器からの光波を変換する複数の光電変換器を含む光電変換部と、
アレイアンテナと、を備え、
上記のそれぞれの光源ユニットからの光波のスペクトル線は同じ波長をもち、
上記の接続切換部は、上記のそれぞれの分波器について、該分波器のそれぞれの出力を上記のそれぞれの合波器に1入力端子に対して1出力端子を振向けるように接続し、
前記のそれぞれの光電変換器からの電気信号を前記のアレイアンテナのそれぞれのエレメントに印加する事を特徴とする光制御アレイアンテナ装置。 (1) A light source unit that outputs a single light wave having a plurality of spectral lines of different wavelengths or combines a plurality of light waves composed of a plurality of light sources and having a plurality of spectral lines of different wavelengths; A modulator for modulating a light wave from the light source unit; a plurality of modulated light generating units; and (2) a delay means having wavelength dispersion that gives a delay time depending on the wavelength through the light wave from the modulated light generating unit. And (3) a plurality of modulated light generating means each including the modulated light generating unit, the delay means, and the demultiplexer for the demultiplexer that demultiplexes the light wave from the delay means for each spectral line. When,
A connection switching unit;
A multiplexing unit including a plurality of multiplexers that combine the light waves selected by the connection switching unit;
A photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric converters that convert light waves from the respective multiplexers;
An array antenna, and
The spectral lines of the light waves from each of the above light source units have the same wavelength,
The connection switching unit is configured to connect each output of the duplexer to each of the multiplexers so that one output terminal is directed to one input terminal .
An optical control array antenna device, wherein an electrical signal from each of the photoelectric converters is applied to each element of the array antenna.
接続切換部と、
接続切換部からのそれぞれの光波に遅延時間を与える複数の遅延素子をもった遅延部と、
それぞれの遅延部からの光波を合波する合波器の複数を含む合波部と、
合波部からの光波を変換する光電変換器を複数含む光電変換部と、
アレイアンテナと、を備え、
上記のそれぞれの光源ユニットからの光波のスペクトル線は同じ波長をもち、
上記の接続切換部は、上記のそれぞれの分波器について、該分波器のそれぞれの出力を上記のそれぞれの合波器に1入力端子に対して1出力端子を振向けるように接続し、
前記のそれぞれの光電変換器からの電気信号を前記のアレイアンテナのそれぞれのエレメントに印加する事を特徴とする光制御アレイアンテナ装置。 (1) A light source unit that outputs a single light wave having a plurality of spectral lines of different wavelengths or combines a plurality of light waves composed of a plurality of light sources and having a plurality of spectral lines of different wavelengths; A modulator that modulates a light wave from the light source unit, a plurality of modulated light generation units for the modulated light generation unit, and (2) a wavelength that gives a delay time depending on the wavelength through the light wave from the modulated light generation unit Dispersion delay means, and (3) a demultiplexer that demultiplexes the light wave from the delay means for each spectral line, the modulation light generation unit, the delay means, and the demultiplexer, respectively. A plurality of modulated light generating means;
A connection switching unit;
A delay unit having a plurality of delay elements for giving a delay time to each light wave from the connection switching unit;
A multiplexing unit including a plurality of multiplexers that combine the light waves from the respective delay units;
A photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric converters that convert light waves from the multiplexing unit;
An array antenna, and
The spectral lines of the light waves from each of the above light source units have the same wavelength,
The connection switching unit is configured to connect each output of the duplexer to each of the multiplexers so that one output terminal is directed to one input terminal .
An optical control array antenna device, wherein an electrical signal from each of the photoelectric converters is applied to each element of the array antenna.
第1の接続切換部と、
第1の接続切換部からの光波を選択して合波する合波器を複数含む第1の合波部と、
前記の合波器からの光波に遅延時間を与える複数の遅延手段と、
前記遅延手段からの光波を上記のスペクトル線のいずれかが含まれるように分波する複数の分波器と、
第2の接続切換部と、
第2の接続切換部からの光波を選択して合波する合波器を複数含む第2の合波部と、
第2の合波部からの光波を変換する光電変換器を複数含む光電変換部と、
アレイアンテナと、を備え、
上記のそれぞれの光源ユニットからの光波のスペクトル線は同じ波長をもち、
上記の遅延手段の数は、上記の変調器数に上記のアレイアンテナ数を加えて1を減じた数であり、
上記の第1の接続切換部と第2の接続切換部とは、それぞれの上記の変調光発生手段のそれぞれの分波器について、上記の変調部から上記の光電変換部の出力までの遅延時間差の最大値が変調信号の周期の最小値以下となる経路で該分波器のそれぞれの出力を第2の合波部のそれぞれの合波器に振向けるように接続し、
前記のそれぞれの光電変換器からの電気信号を前記のアレイアンテナのそれぞれのエレメントに印加する事を特徴とする光制御アレイアンテナ装置。 (1) A light source unit that outputs a single light wave having a plurality of spectral lines having different wavelengths or combines a plurality of light waves composed of a plurality of light sources and having a plurality of spectral lines having different wavelengths; 2) a modulator that modulates a light wave from the light source unit; a plurality of modulated light generation units for the modulated light generation unit; and (3) a light wave from the modulated light generation unit is divided for each spectrum line. A plurality of modulated light generating means each comprising the modulated light generating unit and the duplexer described above,
A first connection switching unit;
A first multiplexing unit including a plurality of multiplexers that select and multiplex light waves from the first connection switching unit;
A plurality of delay means for giving a delay time to the light wave from the multiplexer;
A plurality of demultiplexers for demultiplexing the light wave from the delay means so as to include any of the spectral lines;
A second connection switching unit;
A second multiplexing unit including a plurality of multiplexers that select and multiplex light waves from the second connection switching unit;
A photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric converters that convert light waves from the second multiplexing unit;
An array antenna, and
The spectral lines of the light waves from each of the above light source units have the same wavelength,
The number of the delay means is the number obtained by adding the number of array antennas to the number of modulators and subtracting 1 from the number of modulators.
The first connection switching unit and the second connection switching unit are different in delay time from the modulation unit to the output of the photoelectric conversion unit with respect to each duplexer of the modulated light generation unit. Connecting the respective outputs of the duplexers to the respective multiplexers of the second multiplexer in a path in which the maximum value of is less than the minimum value of the period of the modulation signal,
An optical control array antenna device, wherein an electrical signal from each of the photoelectric converters is applied to each element of the array antenna.
接続切換部と、
接続切換部で選択された光波を合波する複数の合波器を含む合波部と、
それぞれの合波器からの光波を変換する複数の光電変換器を含む光電変換部と、を備え、
上記のそれぞれの光源ユニットからの光波のスペクトル線は同じ波長をもち、
上記の接続切換部は、上記のそれぞれの分波器について、該分波器のそれぞれの出力を上記のそれぞれの合波器に1入力端子に対して1出力端子を振向けるように接続し、
前記の複数の光電変換器のいずれかの光電変換器に印加される上記のアレイアンテナのエレメントの複数からの電気信号について、上記の複数方向のビームから選択した特定方向のビームの信号の位相が整合して強度が増強するように、上記の遅延手段による遅延時間を設定する事を特徴とする光制御アレイアンテナ装置。 (1) A light source unit that outputs a single light wave having a plurality of spectral lines of different wavelengths or combines a plurality of light waves composed of a plurality of light sources and having a plurality of spectral lines of different wavelengths; A modulator that modulates a light wave from the light source unit with a signal received from a plurality of directions of beams input from an element of the array antenna; and (2) a plurality of modulated light generation units, and (2) from the modulated light generation unit A delay unit having wavelength dispersion that gives a delay time depending on a wavelength through the light wave; and (3) a demultiplexer that demultiplexes the light wave from the delay unit for each spectrum line. A plurality of modulated light generating means each including a delay means and a duplexer;
A connection switching unit;
A multiplexing unit including a plurality of multiplexers that combine the light waves selected by the connection switching unit;
A photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric converters that convert light waves from each multiplexer; and
The spectral lines of the light waves from each of the above light source units have the same wavelength,
The connection switching unit is configured to connect each output of the duplexer to each of the multiplexers so that one output terminal is directed to one input terminal .
For the electrical signals from a plurality of the elements of the array antenna applied to any one of the plurality of photoelectric converters, the phase of the signal of the beam in a specific direction selected from the beams in the plurality of directions is A light control array antenna apparatus, characterized in that a delay time by the delay means is set so as to match and increase strength.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005355810A JP4632444B2 (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Optical control array antenna device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005355810A JP4632444B2 (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Optical control array antenna device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007165956A JP2007165956A (en) | 2007-06-28 |
JP4632444B2 true JP4632444B2 (en) | 2011-02-16 |
Family
ID=38248396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005355810A Expired - Fee Related JP4632444B2 (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Optical control array antenna device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4632444B2 (en) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4974871B2 (en) * | 2007-12-20 | 2012-07-11 | 三菱電機株式会社 | Antenna device |
JP5246689B2 (en) * | 2008-07-01 | 2013-07-24 | 独立行政法人情報通信研究機構 | Space communication system |
JP5312114B2 (en) * | 2009-03-13 | 2013-10-09 | 三菱電機株式会社 | Radio source simulator |
JP6249838B2 (en) * | 2014-03-18 | 2017-12-20 | Kddi株式会社 | ANTENNA LIGHT CONTROL DEVICE, ANTENNA LIGHT CONTROL SYSTEM, ANTENNA LIGHT CONTROL METHOD, AND PROGRAM |
CN108352607B (en) | 2015-11-04 | 2020-07-21 | 株式会社藤仓 | Phased array antenna |
CN106792282B (en) | 2015-11-24 | 2020-03-10 | 华为技术有限公司 | Optical signal processing method and optical cross device |
EP3382797B1 (en) | 2015-11-25 | 2020-08-26 | Fujikura Ltd. | Phased array antenna |
CN106452590A (en) * | 2016-11-03 | 2017-02-22 | 武汉滨湖电子有限责任公司 | Radar analog signal acquisition and high-speed large-bandwidth data transmission method |
US11715876B2 (en) * | 2019-07-15 | 2023-08-01 | Wafer Llc | System and method for real-time multiplexing phased array antennas to modems |
CN112305504B (en) * | 2020-10-21 | 2024-02-09 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | Radar beam forming system and transmitting and receiving method based on same |
CN114190974B (en) * | 2021-06-25 | 2024-05-31 | 暨南大学 | Ultrasonic imaging system and imaging method thereof |
WO2023242921A1 (en) * | 2022-06-13 | 2023-12-21 | 日本電信電話株式会社 | Transmission directivity control device, transmission system, and transmission directivity control method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002299942A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Communication Research Laboratory | Phase controller of optical control phased array antenna and optical control phased array antenna system |
JP2003152421A (en) * | 2001-10-30 | 2003-05-23 | Kwangju Inst Of Science & Technol | Gain switching multimode fabry-perot laser diode and phased array antenna employing dispersion optical fiber |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS608645B2 (en) * | 1977-09-21 | 1985-03-05 | 三菱電機株式会社 | phased array antenna |
JPH0659007B2 (en) * | 1987-09-09 | 1994-08-03 | 株式会社エイ・ティ・アール光電波通信研究所 | Array antenna device |
JPH09215048A (en) * | 1996-02-06 | 1997-08-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical link for radio signal transmission |
-
2005
- 2005-12-09 JP JP2005355810A patent/JP4632444B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002299942A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Communication Research Laboratory | Phase controller of optical control phased array antenna and optical control phased array antenna system |
JP2003152421A (en) * | 2001-10-30 | 2003-05-23 | Kwangju Inst Of Science & Technol | Gain switching multimode fabry-perot laser diode and phased array antenna employing dispersion optical fiber |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007165956A (en) | 2007-06-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4632444B2 (en) | Optical control array antenna device | |
JP4246724B2 (en) | Beam forming type ROF system | |
US7929864B2 (en) | Optical beamforming transmitter | |
US7499653B2 (en) | Multiple wavelength photonic oscillator | |
US7084811B1 (en) | Agile optical wavelength selection for antenna beamforming | |
JP7193716B2 (en) | Wireless communication system, master station device and wireless communication method | |
CN111095673B (en) | Device for optically receiving signals from a phased antenna array and antenna system | |
US20090002236A1 (en) | Electro optical scanning phased array antenna for pulsed operation | |
CN114157391A (en) | Beam forming device and beam forming method thereof | |
CN117040575A (en) | Multi-wavelength modulation coherent optical receiving multi-beam forming device and method | |
EP3317982B1 (en) | Optical beamforming | |
EP2329608B1 (en) | Multi-function array antenna | |
Vidal et al. | Optical delay line employing an arrayed waveguide grating in fold-back configuration | |
US11888561B2 (en) | Beamforming systems, networks, and elements configured for simultaneous optical up/down conversion and beamforming | |
JP4937164B2 (en) | Optically controlled multi-beam antenna | |
Morales et al. | Silicon nitride integrated optical beamforming network for millimeter wave photonics systems | |
EP1486807B1 (en) | Multiple delay line based on an awg and different sections of a dispersive optical medium | |
JP7179234B2 (en) | Optically controlled array antenna device | |
US20240267122A1 (en) | Wireless communication method | |
JP7438472B2 (en) | Optical modules and optical communication systems | |
WO2023145692A1 (en) | Mimo signal processing device and optical wireless communication system | |
JP4974871B2 (en) | Antenna device | |
WO2023242932A1 (en) | Transmission directivity control device and transmission directivity control method | |
JP2008060615A (en) | Optical functional circuit | |
KR101304069B1 (en) | Phased array antenna system using optical true time delay |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081119 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091224 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100119 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100615 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100622 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101109 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101115 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131126 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |