KR100711843B1 - 2×2 광 스위치와 광섬유 지연선로를 이용한 2차원 위상배열안테나 시스템용 광 실시간 지연선로 빔 성형기 - Google Patents

2×2 광 스위치와 광섬유 지연선로를 이용한 2차원 위상배열안테나 시스템용 광 실시간 지연선로 빔 성형기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2차원 위상배열 안테나(Phased Array Antenna; PAA) 시스템을 광학적으로 제어하기 위한 것으로서, 같은 열(Column)이 동시에 바(BAR) 상태 또는 크로스 (CROSS) 상태로 동작하는 2×2 광 스위치 열과 광섬유 지연선로를 사용하여 한쪽 방향은 파장 의존형 광 실시간 지연선로(True Time-Delay; TTD)에 의해 스캐닝 되고 그 방향에 수직한 방향은 파장 비의존형 광 실시간 지연선로에 의해 스캐닝 되도록 구성된 2차원 빔 성형기에 관한 것이다.
이를 위하여, 파장 의존형 및 파장 비의존형 광 TTD 에서는 크로스(CROSS) 포트에 광섬유 지연선로가 연결된 2×2 광 스위치들로 구성된 광섬유 지연선로 행렬을 통해 배열 안테나 소자에 입력되는 시간 지연 차이를 선형적으로 발생시키도록 하였으며, 특히 파장 의존형과 파장 비의존형 광 TTD 모두 X-밴드 이상의 높은 주파수의 RF 신호를 송수신할 수 있도록 하였고, 전기적으로 동작하는 스위치 제어기를 이용하여 각 2×2 광 스위치 열을 동시에 바(BAR) 또는 크로스(CROSS)로 동작시킴으로써 주사 빔 제어를 매우 빠르고 간단히 할 수 있도록 하였다.
위상배열 안테나(Phased Array Antenna ; PAA), 광 실시간 지연선로(True Time-Delay ; TTD), 2×2 광 스위치 열, 광섬유 지연선로, 빔 성형기(Beamformer)

Description

2×2 광 스위치와 광섬유 지연선로를 이용한 2차원 위상배열 안테나 시스템용 광 실시간 지연선로 빔 성형기{An optical true time-delay beamformer for two-dimensional phased-array antenna systems composed of 2×2 optical switches and optical fiber delay lines}
도 1은 종래의 2차원 다파장 광 제어 위상배열 안테나의 블록 구성도이다.
도 2는 도 1의 분산 행렬(PDM)의 구성도이다.
도 3은 도 1의 스위칭 광섬유 지연선로(SODL)의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광 실시간 지연선로 빔 성형기를 사용한 2차원 위상배열 안테나의 전체 시스템 구성도이다.
도 5는 도 4의 2차원 광 실시간 지연선로 빔 성형기의 예로서 파장 의존형 2-비트 광 실시간 지연선로와 파장 비의존형 4-비트 광 실시간 지연선로의 각각의 주사 각 방향에 대한 시간 지연을 측정하기 위한 실험 구성도이다.
도 6은 도 5의 파장 의존형 광 실시간 지연선로의 시간 지연에 따른 실험결과를 보여주는 오실로그래프이다.
도 7은 도 5의 파장 비의존형 광 실시간 지연선로의 시간 지연에 따른 실험결과를 보여주는 오실로그래프이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
4000 : 다파장 광원
4100 : 광변조기
A : 파장 의존형 광 실시간 지연선로
4200 : WDM 역다중화기
4300 : WDM 다중화기
4400, 4401, …, 44(m-1)(p-1) : 2×2 광 스위치
4500, 4501, …, 45(m-1)(p-1) : 광섬유 지연선로
4600, 4610, …, 460(p-1) : 바이어스 광섬유 지연선로
B : 파장 비의존형 광 실시간 지연선로
4700 : 1×q 광 결합기
4800, 4801, …, 48(n-1)(q-1) : 2×2 광 스위치
4900, 4901, …, 49(n-1)(q-1) : 광섬유 지연선로
4A00, 4A01, …, 4A0(q-1) : 바이어스 광섬유 지연선로
4B00, 4B01, …, 4B0(q-1) : WDM 역다중화기
4C00, 4C10, …, 4C(p-1)(q-1) : 광 검출기
4D00, 4D10, …, 4D(p-1)(q-1) : 증폭기
4E00 : 2차원 배열 안테나
4F00 : 1×2 광 스위치 및 2×2 광 스위치 제어기
본 발명은 고도와 방위각에 대하여 빔 스캐닝이 가능한 2차원 위상배열 안테나 (Phased Array Antenna : 이하 PAA라고 함) 시스템을 광학적으로 제어하기 위한 것으로서, 특히 같은 열이 동시에 바 상태 또는 크로스 상태로 동작하는 2×2 광 스위치 열과 광섬유 지연선로를 이용한 파장 의존 및 파장 비의존 광 실시간 지연선로(True Time-Delay : 이하 TTD라고 함)로 구성된 빔 성형기에 관한 것이다.
본 발명에서 파장 의존 광 TTD는 WDM 역다중화기와 크로스 포트에 광섬유 지연선로가 연결된 2×2 광 스위치들로 구성된 광섬유 지연선로 행렬을 이용하고 파장 비의존 광 TTD는 1×q 커플러와 크로스 포트에 광섬유 지연선로가 연결된 2×2 광 스위치들로 구성된 광섬유 지연선로 행렬을 이용한다.
PAA는 안테나 소자들의 위상을 개별적으로 조정하여 안테나를 기계적으로 회전시키지 않고도 안테나로부터 방사되는 빔을 원하는 방향으로 주사시킬 수 있는 시스템으로서, 주로 육상, 항공 및 선박 레이더 시스템이나 위성통신 및 이동통신에서 널리 사용되고 있다.
PAA로부터 방사되는 빔의 주사 방향을 제어하는 방식에는 위상천이 주사방식(Phase Shift Scanning)과 시간지연 주사방식(Time Delay Scanning)이 있다.
위상천이 주사방식은 안테나 소자에 연결되어 있는 위상 천이기의 위상이 RF(Radio Frequency) 주파수 변화에 무관하게 일정하기 때문에, 안테나로부터 방사되는 주 빔의 방향이 RF 주파수에 따라 변화하는 현상이 발생하여, 광대역 신호나 RF 반송파 주파수의 급격한 변화를 필요로 하는 시스템에서는 적합하지 않다.
이에 대하여, 시간지연 주사방식은 각 안테나 소자에 급전되는 RF 신호들을 시간 지연선로를 통해 공급하므로, 각 안테나 소자의 위상이 RF 주파수에 비례하여 변하게 되어 위상배열 안테나에서 방사되는 빔의 주사 방향은 주파수와 무관하게 일정하며, 특히 넓은 대역폭, 저 손실, 높은 유연성, EMI(Electro-Magnetic Interference)에 무관, 소형, 경제적인 장점 등이 있다.
현재까지 제안된 위상배열 안테나를 위한 광 TTD의 구조는 분산 보상 광섬유(Dispersion Compensation Fiber; DCF) 프리즘 방식, PLC(Planar Lightwave Circuit) 방식, FGP(Fiber Grating Prism) 방식, 첩 광섬유 격자(Chirped Fiber Grating; CFG) 방식 등이 있다. 그러나 이와 같은 방식의 구조를 사용하는 시스템들은 파장 가변 광원을 필요로 하기 때문에 파장 안정화 및 파장 가변 속도 등의 문제점이 있다. 또한 상기의 선형 빔 성형기를 이용한 PAA는 안테나 소자들의 중심을 잇는 직선을 포함하는 평면에서만 위상주사가 가능하고, 이 평면에 수직한 평면으로는 안테나 소자에서 방사되는 빔 폭이 크기 때문에 얻을 수 있는 이득이 높지 않다. 그러므로, 높은 이득을 얻을 수 있고, 빠르고 안정화된 빔 주사를 하기 위해서는 파장 가변 광원의 문제점을 해결한 다차원 PAA가 요구된다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 2차원 다파장 광 제어 PAA(MWOCPAA: Multiwavelength Optically Controlled Phased-Array Antenna)가 제시되었다(IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL.46, NO.1, JANUARY 1998, Multiwavelength Optically Controlled Phased-Array Antennas, Dennis T. K. Tong and Ming C. Wu).
도 1은 FBG 프리즘을 이용한 파장 의존형 광 TTD 및 2진 광섬유 지연선로 (Binary Fiber Optic Delay Line ; BIFODEL)를 이용한 파장 비의존형 광 TTD의 결합에 의한 종래의 2차원 MWOCPAA의 블록 구성도로서, 다파장 광원(1000), 광 변조기(1100), 프로그램 가능한 분산 행렬(Programmable Dispersion Matrix; PDM)(1200), 1×q 광 분배기(1300), q개의 스위칭 광섬유 지연 선로(Switched Optical Delay Lines: SODL)(1400, 1401, …, 140(q-1)), 증폭기 및 단위 안테나를 포함하는 p×q 배열 안테나(1500)로 구성된다.
상기 PDM(1200)은 p×m 개의 FBG들로 이루어진 FBG 프리즘을 이용한 파장 의존형 광 TTD로서, 도 2에 도시된 바와 같이 1×2 광 스위치(2000, 2010), 2×2 광 스위치(2100, 2110, …, 21(m-2)0), 써큘레이터(2200, 2210, … 22(m-1)0), p×m 개의 FBG(2300, 2301, …, 230(p-1), 2310, 2311, …, 231(p-1), …, 23(m-1)0, 23(m-1)1, …, 23(m-1)(p-1))로 구성되는 분산 행렬이다.
상기 다파장 광원(1000)으로부터 p개의 서로 다른 파장을 갖는 광 신호가 광 변조기(1100)에서 RF신호에 의해 동시에 변조된 후, p×m개의 FBG들로 구성된 분산 행렬(1200)에 입력된다. 상기 분산 행렬에서는 주사 빔의 각도에 따라 각 안테나 소자에 입력되는 시간 지연이 발생하도록 광 스위치들의 상태가 결정되어 2m 개의 경우의 수를 갖는 FBG 지연선로가 선택되며, FBG 간격에 따라 파장 신호들 사이의 시간 지연 차이가 발생된다. 이때, 파장 신호들 사이의 최소 단위 시간 지연 차이, ΔT는 FBG 제작상의 제한이 있기 때문에 각 FBG 중심과 중심 사이의 거리가 적어도 2㎝ 이상은 되어야 한다. 따라서 FBG 프리즘을 이용하여 광 TTD를 제작하면 ΔT는 약 100ps 이상이 되고 이것은 S 밴드 이하(RF 주파수 < 4 GHz)에서만 PAA를 동작시켜야 하는 단점이 있다.
또한, 상기 SODL(1400, 1401, …, 140(q-1))은 2진 형태의 광섬유 지연선로 행렬로서, 2진 광섬유 지연선로(Binary Fiber Optic Delay Line ; BIFODEL)와, WDM(Wavelength-Division Multiplexing) 역다중화기와, 광 검출기를 포함하는데, 상기 BIFODEL은 도 3에 도시된 바와 같이 1×2 광 스위치(3000, 3001, …, 300(q-1), 3010, 3011, …,301(q-1)), 2×2 광 스위치(3100, 3101, …, 310(q-1), 3110, 3111, …, 311(q-1) , …, 31(n-2)0, 31(n-2)1, …,31(n-2)(q-1))와, 2진의 단위 시간 지연을 갖는 광섬유 지연선로(3200, 3201, …, 320(q-1), 3210, 3211, …, 321(q-1) , …, 32(n-1)0, 32(n-1)1, …,32(n-1)(q-1))로 구성되어 있다.
상기 파장 의존형 PDM(1200)과 대조적으로, SODL(1400, 1401, …, 140(q-1))에 의해 발생된 시간 지연은 파장 비의존 특성을 가지며, 시간 지연은 광섬유 지연선로(3200, 3201, …, 320(q-1), 3210, 3211, …, 321(q-1) , …, 32(n-1)0, 32(n-1)1, …,32(n-1)(q-1)) 사이의 광 경로 길이의 차이에 의해 발생된다. 즉, 상기 광섬유 지연 선로 행렬에서는 주사 빔의 각도에 따라 각각의 배열 안테나에 입력되는 시간 지연이 발생하도록 1×2 광 스위치(3000, 3001, …, 300(q-1), 3010, 3011, …,301(q-1)) 및 2×2 광 스위치(3100, 3101, …, 310(q-1), 3110, 3111, …, 311(q-1) , …, 31(n-2)0, 31(n-2)1, …,31(n-2)(q-1))의 상태가 결정되어 2진 형태의 광섬유 지연선로(3200, 3201, …, 320(q-1), 3210, 3211, …, 321(q-1) , …, 32(n-1)0, 32(n-1)1, …,32(n-1)(q-1))가 선택되며, 각 행에서의 지연선로에 의해 시간 지연이 발생된 신호는 WDM 역다중화기에서 파장별로 분리된 다음, 광 검출기에 의해 전기적 신호로 변환되어, 각 단위 안테나에 입력되고 정해진 주사각으로 방사된다. 이때, 주사 빔의 각도에 따라 각각의 배열 안테나에 입력되는 시간 지연을 얻기 위해서는 도 3에서 표현된 것과 같이 q×n 행렬로 이루어진 모든 1×2 광 스위치 및 2×2 광 스위치를 개별적으로 동작하도록 제어해야 한다.
상기한 종래의 2차원 다파장 광 제어 PAA는 선형 PAA에 비해 2차원 빔 스캐닝 시스템을 사용함으로써 안테나 이득을 높이는 장점은 있으나, 파장 의존형 광 TTD인 PDM 에서 얻을 수 있는 최소 단위 시간 지연 차이, ΔT가 약 100ps이므로 C 밴드 이상(RF 주파수 〉4 GHz)의 PAA 시스템을 동작시키기에는 문제점이 있고 파장 비의존형 광 TTD인 SODL에서는 BIFODEL 기술을 이용하여 q 개의 안테나 배열에 n 비트로 동작하는 광 TTD를 구현하기 위해서, 모든 빔 주사 방향에 대해 q×n 개의 스위치를 개별적으로 동작시켜야 하기 때문에 스위치 제어가 매우 복잡하다는 문제점이 있다. 따라서, 실제 환경에서 PAA를 사용하기 위해서는 파장 의존형 및 파장 비의존형 광 TTD에 관계없이 높은 주파수의 RF 신호를 송수신할 수 있고, 보다 간단하고 빠른 빔 스캐닝이 가능하고 효율적으로 주사 빔의 방향을 제어할 수 있는 다차원의 PAA를 위한 광 TTD가 필요하다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 크로스(CROSS) 포트에 광섬유 지연선로가 연결된 2×2 광 스위치들로 구성된 광섬유 지연선로 행렬을 이용하여 광 TTD를 구축함으로써 파장 의존형 및 파장 비의존형 광 TTD에 관계없이 X 밴드 이상(RF 주파수 > 8 GHz)의 높은 주파수의 RF 신호를 송수신할 수 있고 스위치 제어를 매우 빠르고 간단히 하며, 효율적으로 주사 빔의 방향을 제어할 수 있는 2차원 PAA 시스템을 구현하는데 있다.
본 발명은 2차원 위상배열 안테나 (Phased Array Antenna; PAA) 시스템을 광학적으로 제어하기 위한 것으로서, 같은 열 (Column)이 동시에 바 (BAR) 상태 또는 크로스 (CROSS) 상태로 동작하는 2×2 광 스위치 열과 광섬유 지연선로를 사용하여 한쪽 방향은 파장 의존형 광 실시간 지연선로 (True Time-Delay; TTD)에 의해 스캐닝 되고 그 방향에 수직한 방향은 파장 비의존형 광 실시간 지연선로에 의해 스캐닝 되도록 구성된 2차원 빔 성형기에 관한 것이다.
이를 위하여, 파장 의존형 및 파장 비의존형 광 TTD 에서는 크로스(CROSS) 포트에 광섬유 지연선로가 연결된 2×2 광 스위치들로 구성된 광섬유 지연선로 행렬을 통해 배열 안테나 소자에 입력되는 시간 지연 차이를 선형적으로 발생시키도록 하였으며, 특히 파장 의존형과 파장 비의존형 광 TTD 모두 X-밴드 이상의 높은 주파수의 RF 신호를 송수신할 수 있도록 하였고, 전기적으로 동작하는 스위치 제어 기를 이용하여 각 2×2 광 스위치 열을 동시에 바(BAR) 또는 크로스(CROSS)로 동작시킴으로써 주사 빔 제어를 매우 빠르고 간단히 할 수 있도록 하였다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 2차원 PAA의 전체 시스템 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 2차원 PAA를 위한 광 TTD는 서로 다른 p 개의 파장의 광 신호를 생성하는 다파장 광원(4000); 상기 생성된 광 신호를 RF 신호에 의해 변조시키는 광 변조기(4100); 상기 광 변조기(4100)로부터 입력된 변조신호에 대한 x-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 따른 실시간 지연을 제어하는 파장 의존형 광 TTD(A); 상기 파장 의존형 광 TTD(A)에 의해 제 1 실시간 지연을 얻은 광 신호를 서로 다른 파장신호를 묶어 1개의 광섬유를 통해 전송되도록 하는 WDM 다중화기 (4300); 상기 WDM 다중화기 (4300)로부터 입력된 신호에 대한 y-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 따른 파장 비의존 제 2 실시간 지연을 제어하는 파장 비의존형 광 TTD(B); 상기 파장 의존형 광 TTD(A) 및 파장 비의존형 광 TTD(B)를 통해 방위각과 고도에 따라 2차원적으로 분리된 신호들을 파장 별로 분리하는 q개의 1×p WDM 역다중화기(4B00, 4B01, …, 4B0(q-1)), 광 검출기(4C00, 4C10, …, 4C(p-1)0, 4C01, 4C11, …, 4C(p-1)1, …, 4C0(q-1), 4C1(q-1), …, 4C(p-1)(q-1)), 증폭기(4D00, 4D10, …, 4D(p-1)0, 4D01, 4D11, …, 4D(p-1)1, …, 4D0(q-1), 4D1(q-1), …, 4D(p-1)(q-1)), p×q 2차원 배열 안테나(4E00), 그리고 주사 빔의 방향을 조절하는 스위치 제어기(4F00)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 파장 의존형 광 TTD(A)는 x-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 해당하는 시간 지연을 얻기 위하여상기 광변조기(4100)로부터 들어오는 신호를 파장별로 분리하는 WDM 역다중화기(4200), p×m 행렬로 배열되어 각 열의 2×2 광 스위치 열 들이 동시에 바 또는 크로스 상태로 동작하는 2×2 광 스위치 행렬(4400, 4401, …, 440(p-1), 4410, 4411, …, 441(p-1), …, 44(m-1)0, 44(m-1)1, …, 44(m-1)(p-1)), 상기 2×2 광 스위치 행렬을 이루는 각각의 스위치의 크로스 포트에 연결되어 있는 광섬유 지연 선로(4500, 4501, …, 450(p-1), 4510, 4511, …, 451(p-1), …, 45(m-1)0, 45(m-1)1, …, 45(m-1)(p-1)), 및 바이어스 광섬유 지연선로(4600, 4601, …, 460(p-1))로 구성된다.
또한, 상기 파장 비의존형 광 TTD(B)는 y-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 해당하는 시간지연을 얻기 위하여 상기 WDM 다중화기(4300)로부터 들어오는 신호를 동일한 크기의 신호로 분리하는 1×q 광 결합기(4700), q×n 행렬로 배열되어 각 열의 2×2 광 스위치 열 들이 동시에 바 또는 크로스 상태로 동작하는 2×2 광 스위치 행렬(4800, 4801, …, 480(q-1), 4810, 4811, …, 481(q-1), …, 48(n-1)0, 48(n-1)1, …, 48(n-1)(q-1)), 상기 2×2 광 스위치 행렬을 이루는 각각의 스위치의 크로스 포트에 연결되어 있는 광섬유 지연 선로(4900, 4901, …, 490(q-1), 4910, 4911, …, 491(q-1), …, 49(n-1)0, 49(n-1)1, …, 49(n-1)(q-1)), 및 바이어스 광섬유 지연선로(4A00, 4A01, …, 4A0(q-1))로 구성된다.
그리고, 상기 파장 의존형 광 TTD(A)와 상기 파장 비의존형 광 TTD(B)의 2× 2 광 스위치 열을 제어하는 스위치 제어기(4F00)를 포함한다.
본 발명에 따른 PAA의 전체적인 동작원리를 설명하면 다음과 같다.
다파장 광원(4000)으로부터 p 개의 서로 다른 파장을 갖는 광 신호가 광변조기(4100)에서 RF 신호에 의해 동시에 변조된 후, 파장에 따른 시간지연을 발생시키는 파장 의존형 광 TTD(A)에 입력된다.
상기 파장 의존형 광 TTD(A)에서는 x-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 따라 각 안테나 소자에 입력되는 시간 지연이 발생하는데, 이것은 스위치 제어기(4F00)의 파장 의존형 광 TTD 제어에 의해 각 열의 2×2 광 스위치 열을 동시에 바 또는 크로스 상태로 조절함으로써 결정된다.
상기 파장 의존형 광 TTD(A)의 구조는 WDM 역다중화기(4200)와 p×m 행렬로 배열된 2×2 광 스위치 행렬(4400, 4401, …, 440(p-1), 4410, 4411, …, 441(p-1), …, 44(m-1)0, 44(m-1)1, …, 44(m-1)(p-1))과 광섬유 지연선로(4500, 4501, …, 450(p-1), 4510, 4511, …, 451(p-1), …, 45(m-1)0, 45(m-1)1, …, 45(m-1)(p-1)), 바이어스 광섬유 지연선로(4600, 4601, …, 460(p-1))로 구성된다. 광변조기(4100)에서 RF 신호에 의해 동시에 변조된 신호는 WDM 역다중화기(4200)를 통해 파장 별로 분리된 후 파장에 따른 시간 지연을 얻기 위해 2×2 광 스위치와 광섬유 지연선로로 구성된 행렬로 입력된다. 이 때 상기 2×2 광 스위치와 광섬유 지연선로로 구성된 행렬 중 각 2×2 광 스위치 열(m Column)들은 동시에 바 또는 크로스 상태로 동작하는데, m개의 열 중 임의의 한 2×2 광 스위치 열이 크로스 상태 일 경우, p개의 행으로 구성된 변조 신호는 각 행에 해당하는 광섬유 지연선로의 길이 차이에 의해 시간 지연이 발생되고, 바 상태일 경우는 광섬유 지연선로의 길이 차이에 의해 추가되는 시간지연 없이 다음 2×2 광 스위치 열로 입력된다.
따라서, 마지막 2×2 광 스위치 열에서의 출력 신호는 x-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 따라 각 행의 함수로 시간 지연이 발생되어 있다. 이러한 행렬을 통해 발생시킬 수 있는 주사 빔의 방향의 개수는 2×2 광 스위치 열의 개수가 m개이므로 2m이 된다.
2×2 광 스위치 열의 크로스 포트에 연결되어 있는 광섬유 지연선로의 길이는 첫 번째 2×2 광 스위치 열의 경우에는, 행(Row)의 번호가 하나씩 증가할 때마다 시간 지연은 20ΔT에 해당하는 광섬유 길이만큼 증가하게 되어, 마지막 p번째 행에는 첫 번째 행보다 20(p - 1)ΔT 만큼 긴 광섬유 지연선로가 연결된다. 두 번째 열의 경우에는 시간 지연의 증가가 21ΔT씩 이루어지며, 이와 같은 방식으로 p번째 행에서의 시간지연은 첫 번째 행보다 21(p - 1)ΔT씩 증가한다. 세 번째 열의 경우에는 시간 지연의 증가가 22ΔT씩 이루어지며, 이와 같은 방식으로 p번째 행에서의 시간지연은 첫 번째 행보다 22(p - 1)ΔT씩 증가한다. 이와 같은 방식으로 마지막 m 번째 열의 경우에는 시간 지연의 증가가 2(m-1)ΔT씩 이루어지며, 이와 같은 방식으로 p 번째 행에서의 시간 지연은 첫 번째 행보다 2(m-1)(p - 1)ΔT씩 증가한다. 파장에 따라 x-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 해당하는 시간 지연을 얻은 광 신호들은 바이어스 광섬유 지연선로를 지나 WDM 다중화기(4300)로 입력된다. 이때, 바이어스 광섬유 지연선로(4600, 4601, …, 460(p-1))가 하는 역할은 파장 의존형 시간 지연을 발생시킴으로써 주사 빔이 평면 위상 배열 안테나의 배열 평면에 대해 수직인 브로드사이드(Broadside) 방향 기준으로 주사될 때, x-z 평면에서 ± 방향으로 스캐닝되는 빔 주사방향을 조절하도록 한다.
파장 의존형 광 TTD(A)에 의해 x-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 해당하는 시간 지연을 얻은 광 신호는 1개의 광섬유를 통해 전송되도록 하는 WDM 다중화기(4300)에 의해 묶여서 파장에 관계없이 시간지연을 발생시키는 파장 비의존형 광 TTD(B)에 입력된다.
상기 파장 비의존형 광 TTD(B)에서는 y-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 따라 각 안테나 소자에 입력되는 시간 지연이 발생하는데, 이것은 스위치 제어기(4F00)의 파장 비의존형 광 TTD 제어에 의해 각 열의 2×2 광 스위치 열을 동시에 바 또는 크로스 상태로 조절함으로써 결정된다.
상기 파장 비의존형 광 TTD(B)의 구조는 1×q 광 결합기(4700)와 q×n 행렬로 배열된 2×2 광 스위치 행렬(4800, 4801, …, 480(q-1), 4810, 4811, …, 481(q-1), …, 48(n-1)0, 48(n-1)1, …, 48(n-1)(q-1))과 광섬유 지연선로(4900, 4901, …, 490(q-1), 4910, 4911, …, 491(q-1), …, 49(n-1)0, 49(n-1)1, …, 49(n-1)(q-1)), 바이어스 광섬유 지연선로(4A00, 4A01, …, 4a0(q-1))로 구성된다. WDM 다중화기(4300)로부터 입력된 신호는 1×q 광 결합기(4700)를 통해 같은 크기 를 같은 q 개의 신호로 분리된 후 파장과 무관한 시간 지연을 얻기 위해 2×2 광 스위치와 광섬유 지연선로로 구성된 행렬로 입력된다. 이 때 상기 2×2 광 스위치와 광섬유 지연선로로 구성된 행렬 중 각 2×2 광 스위치 열(n Column)들은 동시에 바 또는 크로스 상태로 동작하는데, n개의 열 중 임의의 한 2×2 광 스위치 열이 크로스 상태일 경우, q개의 행으로 구성된 변조 신호는 각 행에 해당하는 광섬유 지연선로의 길이 차이에 의해 시간 지연이 발생되고, 바 상태일 경우는 광섬유 지연선로의 길이 차이에 의해 추가되는 시간지연 없이 다음 2×2 광 스위치 열로 입력된다.
따라서, 마지막 2×2 광 스위치 열에서의 출력 신호는 y-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 따라 각 행의 함수로 시간 지연이 발생되어 있다. 이러한 행렬을 통해 발생시킬 수 있는 주사 빔의 방향의 개수는 2×2 광 스위치 열의 개수가 n개이므로 2n이 된다.
2×2 광 스위치 열의 크로스 포트에 연결되어 있는 광섬유 지연선로의 길이는 첫 번째 2×2 광 스위치 열의 경우에는, 행(Row)의 번호가 하나씩 증가할 때마다 시간 지연은 20Δτ에 해당하는 광섬유 길이만큼 증가하게 되어, 마지막 q번째 행에는 첫 번째 행보다 20(q - 1)Δτ 만큼 긴 광섬유 지연선로가 연결된다. 두 번째 열의 경우에는 시간 지연의 증가가 21Δτ씩 이루어지며, 이와 같은 방식으로 q번째 행에서의 시간지연은 첫 번째 행보다 21(q - 1)Δτ씩 증가한다. 세 번째 열의 경우에는 시간 지연의 증가가 22Δτ씩 이루어지며, 이와 같은 방식으로 q번째 행에서의 시간지연은 첫 번째 행보다 22(q - 1)Δτ씩 증가한다. 이와 같은 방식으로 마지막 n번째 열의 경우에는 시간 지연의 증가가 2(n-1)Δτ씩 이루어지며, 이와 같은 방식으로 q 번째 행에서의 시간 지연은 첫 번째 행보다 2(n-1)(q - 1)Δτ씩 증가한다. 파장에 관계없이 y-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 해당하는 시간 지연을 얻은 광 신호들은 바이어스 광섬유 지연선로를 지나 WDM 다중화기(4B00, 4B01, …, 4B0(q-1))로 입력된다. 이때, 바이어스 광섬유 지연선로(4A00, 4A01, …, 4A0(q-1))가 하는 역할은 파장에 관계없이 시간 지연을 발생시킴으로써 평면 위상 배열 안테나로부터 y-z 평면에서 스캐닝 되는 빔 주사 방향을 조절한다.
본 발명은 파장 의존형 광 TTD(A) 및 파장 비의존형 광 TTD(B)의 구조가 도 1의 SODL 경우와 달리, 임의의 빔 주사 방향에 대하여 2×2 광 스위치와 광섬유 지연선로로 이루어진 열을 동시에 바(BAR) 또는 크로스(CROSS)로 동작시키기 때문에, 모든 스위치의 상태를 개별적으로 조절해야 하는 BIFODEL의 스위치 제어에 비해 시스템이 간단하고 p(q)개의 안테나 배열에 m(n)비트로 동작하는 파장 의존(비의존)형 광 TTD에 대하여 모든 빔 주사 방향에 해당하는 시간 지연을 얻기 위해서 한 행에 해당하는 m(n)개의 스위치만 제어하면 되기 때문에 그 복잡성을 효율적으로 줄 일 수 있는 장점이 있다. 또한 파장 의존형 및 파장 비의존형 광 TTD 구조가 기본적으로 동일한 시스템을 통해 동작하기 때문에 제작 및 호환성 그리고 유지보수가 수월하다는 장점이 있다.
파장 의존형 및 파장 비의존형 광 TTD 에서 각 행의 함수로 주사 빔의 방위각 및 고도에 해당하는 시간지연을 얻은 광 신호는 1×p WDM 역다중화기(4B00, 4B01, …, 4B0(q-1))를 통해 파장별로 분리되어 광 검출기(4C00, 4C10, …, 4C(p-1)0, 4C01, 4C11, …, 4C(p-1)1, …, 4C0(q-1), 4C1(q-1), …, 4C(p-1)(q-1))로 입력된다. 이때, 1×p WDM 역다중화기는 입력되는 신호를 파장에 따라 분리하여 출력시키는 역할을 하는데, 각 행에서는 파장에 따라 시간 지연된 신호가 들어오기 때문에 이 WDM 역다중화기를 통해 출력되는 신호는 파장 의존 실시간 지연선로에 의해 발생한 빔 주사 방향에 해당하는 신호가 광 검출기로 입력된다. 파장에 따라 x-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 해당하는 시간 지연과 파장에 무관하게 y-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 해당하는 시간 지연을 얻은 광 변조신호는 광 검출기(4C00, 4C10, …, 4C(p-1)0, 4C01, 4C11, …, 4C(p-1)1, …, 4C0(q-1), 4C1(q-1), …, 4C(p-1)(q-1))에 의해 전기적 신호로 변환되어, p×q 2차원 배열 안테나(4E00)에 입력된다.
실험결과
도 5는 10 GHz 2차원 PAA용 2-비트×4-비트 광 TTD의 실험 구성도이다. 본 실험에서는 2×2 광 스위치로서 2×2 광 MEMS 스위치를 사용하였다. 이득 스위칭된 DFB(Distributed FeedBack) LD 1(λ1=1553.33 nm)과 LD 2(λ2=1556.55nm)로부터 반치전폭(FWHM)이 각각 53ps와 43ps인 광 펄스를 발생시킨 후, 이들을 1×2 광섬유 결합기로 결합하여 파장 의존형 광 TTD에 입력시켰다. 파장 의존형 광 TTD의 입력에 위치한 2-채널 WDM 역다중화기에 의해 파장별로 분리된 펄스들은 2×2 광섬유 지연선로 행렬에 입력된다. 광섬유 지연선로 행렬을 구성하는 MEMS 스위치들은 열(Column) 단위로 동시에 바 또는 크로스로 절체되기 때문에 4가지, 즉 2-비트의 시간 지연을 얻을 수 있다. 첫 번째 열이 크로스이고 두 번째 열은 바인 경우, λ2가 진행하는 두 번째 행의 (하위)지연선로는 λ1이 진행하는 첫 번째 행의 (상위)지연선로보다 시간 지연이 ΔＴ 더 발생하며, 첫 번째 열은 바이고 두 번째 열은 크로스인 경우는 두 번째 행의 지연선로의 시간 지연이 2ΔＴ 더 발생된다. 첫 번째 열과 두 번째 열이 모두 바인 경우는 두 지연선로 간의 시간 지연 차이는 발생하지 않으며, 모두 크로스인 경우에는 두 번째 행의 시간 지연이 3ΔＴ 더 발생된다. x-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 따라 시간 지연을 얻은 광신호는 브로드사이드(Broadside) 방향을 기준으로 ±방향으로 빔 주사를 하기 위해 λ1은 ΔＴ 그리고 λ2는 0의 시간 지연을 갖는 바이어스 지연선로를 통과한 다음 2-채널 WDM 다중화기에 의해 결합된다. 도 5에는 파장 의존형 광 TTD의 첫 번째 열과 두 번째 열의 모든 스위치가 크로스 상태인 경우를 예로 보이고 있는데, 두 번째 행의 지연선로는 첫 번째 행의 지연선로보다 3ΔＴ 더 시간 지연이 생기지만, 바이어스 지연선로에 의한 시간 지연이 -ΔＴ이므로, 2-채널 WDM 다중화기 출력에는 λ1이 λ2보다 2ΔＴ 앞서 출력된다.
WDM 다중화기 출력은 파장 비의존형 광 TTD의 입력에 위치한 1×2 광섬유 결합기에 의해 두 개의 동일한 광 신호로 분리된 다음, 2 ×4광섬유 지연선로 행렬에 입력된다. 이 TTD에 의해서는 모두 16가지, 즉 4-비트의 시간 지연을 얻을 수 있다. 첫 번째 열만 크로스이고 나머지가 모두 바인 경우에는, 두 번째 행의 지연선로가 첫 번째 행의 지연선로보다 Δτ 만큼의 시간 지연을, 각각 두 번째, 세 번째, 그리고 네 번째 열이 크로스 상태인 경우는 2Δτ, 4Δτ, 그리고 8Δτ의 시간 지연이 발생된다. 첫 번째 행의 지연선로에는 7Δτ, 두 번째 행의 지연선로에는 0의 바이어스 지연선로가 연결되어 있다. 각 지연선로 출력은 2-채널 WDM 역다중화기에 의해 파장별로 분리된 후 출력된다. 파장 의존형 광 TTD의 시간 지 (2-비트)과 파장 비의존형 광 TTD의 시간 지연(4-비트) 각각에 대해 WDM 역다중화기의 출력 포트들(output 1, 2, 3, 그리고 4)로 출력되는 펄스들 중, 파장 의존형 TTD에 대한 성능을 측정하기 위해서는 output 1과 output 2(output 3과 output 4)를, 그리고 파장 비의존형 TTD의 성능을 측정하기위해서는 output 1과 output 3(output 2와 output 4)을 1×2 광 결합기로 결합한 후, 펄스들의 시간 지연 차이를 측정하였다. 안테나 소자들의 간격을 RF 파장의 1/2로 하는 경우, fRF =10 GHz로 동작하는 PAA 시스템을 위한 파장 의존형 (파장 비의존형) 광 TTD에 의해 빔의 최대 주사 각도가 φy =0°일 때, -30°< φx < +30°(φx =0°일 때, -90°<φy < +90°)인 배열 안테나의 인접 안테나 소자들에 공급되어야 할 최대 시간 지연은 ΔＴmax=±sinφ 0／(2fRF )=±25ps(Δτ=±sinφ 0／(2fRF )=±50ps)이다. 따라서 본 실험에서는 2-비트(4-비트)로 동작하는 파장 의존형(파장 비의존형) 광 TTD에 대한 단위 시간 지연 차이, ΔＴ(Δτ)는 12ps(6ps)로 설정하였다.
도 6(a)는 파장 의존형 광 TTD와 파장 비의존형 광 TTD의 모든 광 MEMS 스위치를 바(BAR)로 하고 2-채널 WDM 파장 역다중화기의 출력인 output 1(λ1)과 output 2(λ2)의 시간 지연 차이를 측정한 결과이고, 도 6(b)는 파장 의존형 광 TTD의 모든 광 MEMS 스위치는 크로스(CROSS), 파장 비의존형 광 TTD의 모든 광 MEMS 스위치는 바(BAR)로 하고 output 1(λ1)과 output 2(λ2)의 시간 지연 차이를 측정한 결과이다. 이 결과들은 파장 비의존형 광 TTD의 두 번째 행에 연결된 2-채널 WDM 파장 역다중화기의 출력인 output 3(λ1)과 output 4(λ2)에서 측정한 시간 지연 차이와 동일하다. 도 6(a)는 모든 광 MEMS 스위치가 바 상태이므로 파장 의존형 광 TTD의 첫 번째 열과 두 번째 열의 시간 지연 차이는 없으나 바이어스 광섬유 지연 선로에 의한 시간 지연 차이가 발생하여 결과적으로 λ1신호가 λ2신호보다 ΔＴ, 즉 12ps 늦게 나타났다. 도 6(b)는 파장 의존형 광 TTD의 모든 광 MEMS 스위치가 크로스이므로 파장 의존형 광 TTD의 첫 번째 열과 두 번째 열의 시간 지연 차이로 인해 λ1신호가 λ2신호보다 3ΔＴ 앞서며, 바이어스 광섬유 지연 선로를 통과하여 WDM 다중 화기의 출력에서는 λ1신호가 λ2신호보다 2ΔＴ, 즉 24ps 빠르게 나타난다. 측정된 시간 지연은 22.4ps 로 약 1.6ps의 오차가 발생하였다. 레이저 다이오드를 이득 스위칭하면 생성된 펄스들 간에는 지터가 나타나게 되는 데, 두 개의 독립된 DFB LD들을 이득 스위칭하면 두 LD에서 발생되는 펄스들의 시작점이 시간에 따라 다르기 때문에 광섬유 지연선로의 길이는 정확하여도, 서로 다른 파장 펄스 간의 지터로 인해 위와 같은 오차가 발생된다. 파장 의존형 광 TTD의 각 광 MEMS 스위치의 크로스 포트에 광섬유 지연선로를 연결할 때는, 2-채널 WDM 역다중화기 대신에 1×2 광섬유 결합기를 사용하고, 하나의 DFB LD를 이득 스위칭시켜 얻은 펄스들을 입력시키고 광섬유를 연결하므로써 지터에 의한 광섬유 지연선로의 길이 오차가 발생하지 않도록 주의하였다. 그림에서는 1553.33nm(λ1)의 신호 레벨이 1556.55nm (λ2)의 신호 레벨에 비해 작게 나타났다. 이는 광 소자들, 특히 2-채널 WDM 역다중화기와 다중화기의 손실이 파장에 따라 일정하지 않기 때문이다. 따라서 안정적인 펄스 발생 메커니즘과 동작 파장 범위에서 손실이 균일한 광소자를 사용할 경우에 이와 같은 현상들을 현저히 감소시킬 수 있으리라 예상한다.
도 7(a)는 파장 의존형 광 TTD와 파장 비의존형 광 TTD의 모든 광 MEMS 스위치를 바(BAR)로 하고 파장 비의존형 광 TTD의 첫 번째 행과 두 번째 행의 2-채널 WDM 파장 역다중화기 출력인 output 1(λ1)과 output 3(λ2)의 시간 지연 차이를 측정한 결과이고, 도 7(b)는 파장 의존형 광 TTD의 모든 광 MEMS 스위치는 바(BAR), 파장 비의존형 광 TTD의 모든 광 MEMS 스위치를 크로스(CROSS)로 하고, output 1( λ1)과 output 3(λ1)의 시간 지연 차이를 측정한 결과이다. 이 결과들은 output 2(λ2)와 output 4(λ2)의 시간 지연 차이와 동일하다. 도 7(a)는 모든 광 MEMS 스위치가 바 상태이므로 파장 비의존형 광 TTD의 모든 열의 시간 지연 차이는 발생하지 않으나, 바이어스 광섬유 지연 선로에 의한 시간 지연 차이가 있어 결과적으로 -7Δτ, 즉 -42ps의 시간 지연이 나타난다. 도 7(b)는 파장 비의존형 광 TTD의 모든 광 MEMS 스위치가 크로스이므로 모든 열의 시간 지연 차이는 15Δτ이지만 바이어스 광섬유 지연 선로에 의한 시간 지연 차이가 -7Δτ이므로 결국 8Δτ, 즉 48ps의 시간 지연이 발생되어 output 1의 신호가 output 3의 신호보다 48ps 빠르다. 측정된 시간 지연 차이는 48.4ps로 약 0.4ps의 실험 오차가 발생하였다. 파장 비의존형 광 TTD의 시간 지연을 측정한 경우는 한 개의 DFB LD를 통해 이득 스위칭으로 발생시킨 신호만이 사용되었고, 파장 특성이 같은 소자들이 사용되었기 때문에 지터 현상과 신호 크기의 차이가 나타나지 않았다.
표 1은 파장 비의존형 광 TTD의 모든 광 MEMS 스위치가 BAR 상태일 때, 파장 의존형 광 TTD에 대한 광 MEMS 스위치 상태와 광섬유 지연선로에 의한 시간 지연 차이의 계산 값과 측정치를 정리한 결과이고, 표 2는 파장 의존형 광 TTD의 모든 광 MEMS 스위치가 BAR 상태일 때, 파장 비의존형 광 TTD에 대한 광 MEMS 스위치 상태와 광섬유 지연선로에 의한 시간 지연 차이의 계산 값과 측정치를 정리한 결과이다. 표 1의 파장 의존형 광 TTD 실험 결과, 지터에 의한 오차는 최대 2.8ps로 나타났으나, 표 2의 파장 비의존형 광 TTD 실험에서는 지터에 의한 영향이 나타나지 않기 때문에, 오차는 0.8ps 이하로 나타났다.
Figure 112005019007152-pat00001
Figure 112006092465703-pat00002
본 발명에 있어서, 파장 의존형 광 TTD(A)에서는 x-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 따라 해당 시간 지연을 얻고, 파장 비의존형 광 TTD(B)에서는 y-z 평면에서 스캐닝되는 빔 주사 각에 따라 해당 시간 지연을 얻는 것으로 하고 있으나, 이는 안테나 어레이의 배열에 관련하여 변경 가능하다.
삭제
상술한 바와 같이, 2×2 광 스위치와 광섬유 지연선로를 이용한 파장 의존형 및 파장 비의존형 광 TTD로 구성된 빔 성형기에 관한 본 발명에 따르면 다음과 같은 이점들이 있다.
첫째, 종래의 1차원 광 TTD가 아닌 2차원 빔 스캐닝 시스템을 이용한 광 TTD를 이용하므로 높은 이득을 얻을 수 있다.
둘째, 종래의 대부분의 광 TTD에서 사용하는 파장 가변 광원을 사용하지 않고 다파장 광원을 사용하기 때문에 파장 가변 광원이 갖는 문제점을 해결하여 안정된 시스템 구현이 가능하다.
셋째, 종래의 대부분의 광 TTD에서 사용하는 파장 가변 광원에 의한 빔 스캐닝이 아닌 전기적으로 동작하는 광 스위치 제어기를 사용하여 주사 빔을 조절하기 때문에 빠른 빔 스캐닝이 가능하다.
넷째, 종래의 광 TTD(SODL)에서 사용한 2진 형태의 광섬유 지연선로 방식 (BIFODEL)을 대신하여 한 열이 동시에 바 또는 크로스 상태로 동작하는 2×2 광 스위치 열과 광섬유 지연선로를 사용하기 때문에 빔 주사 방향을 조절하는 스위치 제어의 복잡성을 효율적으로 줄일 수 있는 장점이 있다.
다섯째, 종래의 2차원 광 TTD에서 사용한 파장 유무에 따라 다른 시스템으로 동작하는 광 TTD와 달리 기본적으로 2×2 광 스위치 열과 광섬유 지연선로로 구성되어 같은 시스템으로 동작하는 파장 의존형 및 파장 비의존형 광 TTD를 사용하기 때문에 제작 및 호환성 그리고 유지보수가 쉽다는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 2차원 위상배열 안테나에 있어서,
    서로 다른 파장의 광신호를 생성하는 다파장 광원과;
    상기 생성된 광신호를 RF 신호에 의해 변조시키는 광 변조기와;
    상기 광 변조기로부터 입력된 변조신호에 대한 제1 광 실시간 지연을 제어하는 파장 의존형 광 실시간 지연선로와;
    상기 파장 의존형 광 실시간 지연선로에 의해 제1 광 실시간 지연을 얻은 광 신호를 1개의 광섬유를 통해 전송되도록 하는 p×1 WDM 다중화기와;
    상기 p×1 WDM 다중화기로부터 입력된 신호에 대한 제2 광 실시간 지연을 제어하는 파장 비의존형 광 실시간 지연선로와;
    상기 파장 의존형 광 실시간 지연선로 및 파장 비의존형 광 실시간 지연선로를 통해 2차원적으로 분리된 신호들을 파장에 따라 출력하는 q개의 1×p WDM 역다중화기 세트와;
    상기 q개의 1×p WDM 역다중화기로부터 입력되는 시간지연을 얻은 광 변조신호를 전기적 신호로 변환하여 p×q 배열 안테나로 출력하는 광 검출기로 이루어지며,
    상기 파장 의존형 광 실시간 지연선로는 제1 광 실시간 지연을 얻기 위하여 상기 광 변조기로부터 입력된 광 신호를 파장에 따라 분리하는 1×p WDM 역다중화기와, p×m 행렬로 배열되어 각 열의 2×2 광 스위치들이 동시에 바 또는 크로스 상태로 동작하는 2×2 광 스위치 행렬과, 상기 2×2 광 스위치의 크로스 포트에 연결되어 있는 광섬유 지연 선로를 포함하고,
    상기 파장 비의존형 광 실시간 지연선로는 제2 광 실시간 지연을 얻기 위하여 상기 p×1 WDM 다중화기로부터 입력된 광 신호를 동일한 크기의 신호로 분리하는 1×q 광 결합기와, q×n 행렬로 배열되어 각 열의 2×2 광 스위치들이 동시에 바 또는 크로스 상태로 동작하는 2×2 광 스위치 행렬과, 상기 2×2 광 스위치의 크로스 포트에 연결되어 있는 광섬유 지연 선로를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 위상배열 안테나 시스템용 광 실시간 지연선로 빔 성형기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 파장 의존형 광 실시간 지연선로를 구성하는 상기 광섬유 지연선로의 길이는 열에 대해서 시간지연이 2(m-1)(p - 1)ΔT씩 증가하는 방식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 2차원 위상배열 안테나 시스템용 광 실시간 지연선로 빔 성형기.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 파장 의존형 광 실시간 지연선로는 상기 광섬유 지연선로와 WDM 역다중화기 사이에 연결되어 주사 빔이 2차원 위상 배열 안테나의 배열 평면에 대해 수직인 z축의 브로드사이드(Broadside) 방향 기준으로 주사될 때, 상기 위상 배열 안테나 배열 평면의 x-z 평면 및 y-z 평면에서 ± 방향으로 스캐닝되는 빔 주사방향을 조절하는 바이어스 광섬유 지연선로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 위상배열 안테나 시스템용 광 실시간 지연선로 빔 성형기.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 파장 의존형 및 파장 비의존형 광 실시간 지연선로의 2×2 광 스위치 열을 제어하는 스위치 제어기를 더 포함하는데, 상기 파장 의존형 및 파장 비의존형 광 실시간 지연선로의 스위치 제어기는 2×2 광 스위치 열과는 관계없이 행만을 광 스위치 제어기의 제어로 동작하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2차원 위상배열 안테나 시스템용 광 실시간 지연선로 빔 성형기.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 파장 의존형 및 파장 비의존형 광 실시간 지연선로는 기본적으로 2×2 광 스위치들과 상기 2×2 광 스위치의 크로스 포트에 연결되어 있는 광섬유 지연 선로를 사용함으로써 같은 시스템 방식으로 동작하는데 파장 의존형 광 실시간 지연선로에서는 WDM 역다중화기를 통하여 신호를 분리하고 파장 비의존형 광 실시간 지연선로에서는 광 결합기를 통하여 신호를 분리하도록 하는 것을 특징으로 하는 2차원 위상배열 안테나 시스템용 광 실시간 지연선로 빔 성형기.
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