KR101056783B1 - 다중모드 분산보상 광섬유를 이용한 위상배열 안테나 시스템 - Google Patents

다중모드 분산보상 광섬유를 이용한 위상배열 안테나 시스템 Download PDF

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Abstract

다중모드 분산보상 광섬유를 이용한 위상배열 안테나 시스템이 개시된다. 보다 상세하게는, 본 발명은 서로 다른 파장의 광신호를 생성하는 광원부와, 상기 생성된 광신호를 송신 RF 신호에 의해 광변조하여 하향 광신호를 생성하고, 위상배열 안테나 측에서 전송되는 상향 광신호를 RF 신호로 변환하여 수신 데이터 신호를 복원하는 광신호 처리부와, 생성된 하향 광신호의 파장별 변조된 RF 신호를 실시간 시간 지연하여 위상배열 안테나 측으로 전송하고, 상향 광신호를 광신호 처리부로 전송하는 지연 생성부 및 지연 생성부에서 전송하는 하향 광신호를 파장별 분기하고 광/전 변환하여 송신 RF 신호를 생성하며, 위상배열 안테나로 수신되는 수신 RF 신호를 전/광 변환하여 상향 광신호를 생성하는 변조부를 포함하는 위상배열 안테나 시스템에 관한 것이다.

Description

다중모드 분산보상 광섬유를 이용한 위상배열 안테나 시스템{Phased Array Antenna System using Multi-mode Dispersion Compensating Fiber}
본 발명은 다중모드 분산보상 광섬유를 이용한 위상배열 안테나 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 다중모드 분산보상 광섬유를 이용하여 실시간 시간 지연 특성을 갖는 광학적 위상배열 안테나 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 위상배열 안테나의 경우 마이크로파 소자를 이용하는 구성이 주를 이루었으나, 광학적인 방법으로 위상배열 안테나를 구현하는 경우 광소자들의 넓은 대역폭을 활용하여 데이터를 전송할 수 있는 장점이 있으며, 광섬유의 낮은 전송 손실 특성을 활용하면 특히, 천체 관측용 배열 안테나와 같이 안테나 간 거리가 멀고, 이를 조절하는 지역과의 거리도 먼 경우 각 안테나로의 전송 손실을 줄이면서 안테나를 조절할 수 있는 시스템을 구축하기가 유리하다. 또한, 군함의 배열 안테나 혹은 2D 배열 안테나와 같이 수십 개의 안테나를 사용하는 경우 마이크로파 소자로만 이를 구현할 경우 그 크기 및 무게가 크게 증가하게 되어 가볍고 크기도 작은 광소자를 활용하여 작고 가벼운 배열 안테나 시스템을 구축하고자 하는 시도들이 행해졌다. 그러나, 지금까지의 기술들에 의한 광학적 방식의 위상배열 안테나의 경우 광소자의 가격적 부담으로 인해 저비용으로 가용 가능한 위상배열 안테나를 구축하기는 어려운 실정이다.
이러한 관점에 착안하여, 본 발명은, 하나의 다중모드 분산보상 광섬유와 온도 조절에 의해 파장 조절되는 레이저 어레이 광원을 이용하는 간단한 구조의 실시간 시간 지연(True Time Delay) 기반의 광학적 위상배열 안테나를 제안한다. 또한, 반사형 전계흡수 변조기를 이용한 송수신 신호의 검출 및 변조 방식을 안테나 시스템에 적용하여 수신신호 전송을 위한 광원이 불필요한 위상배열 안테나 시스템을 제안한다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 관점으로부터 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 온도 조절을 통해 광원의 파장 조절이 가능한 광원과 하나의 다중모드 분산보상 광섬유를 사용하는 광학적 위상배열 안테나 시스템을 제안하는 것에 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 반사형 전계흡수 변조기를 이용하여 송신신호의 검출 및 수신신호의 변조를 수행하여 수신신호 전송을 위한 광원이 불필요한 양방향 신호 전송이 가능한 위상배열 안테나 시스템을 제안하는 것에 있다.
그러나, 본 발명의 기술적 과제는 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명에 따른 위상배열 안테나를 이용하는 무선 전송 시스템은, 서로 다른 파장의 광신호를 생성하는 광원부와, 상기 생성된 광신호를 송신 RF 신호에 의해 광변조하여 하향 광신호를 생성하고, 상기 위상배열 안테나 측에서 전송되는 상향 광신호를 RF 신호로 변환하여 수신 데이터 신호를 복원하는 광신호 처리부와, 상기 생성된 하향 광신호를 파장별 시간 지연하여 상기 위상배열 안테나 측으로 전송하고, 상기 상향 광신호를 상기 광신호 처리부로 전송하는 지연 생성부 및 상기 지연 생성부에서 전송하는 하향 광신호를 파장별 분기하고 광/전 변환하여 송신 RF 신호를 생성하며, 상기 위상배열 안테나로 수신되는 수신 RF 신호를 전/광 변환하여 상기 상향 광신호를 생성하는 변조부를 포함한다.
여기서, 상기 광원부는 N개의 서로 다른 파장의 광신호를 생성하는 N개의 레이저로 형성되는 레이저 어레이부 및 상기 N개의 레이저의 온도를 조절하여 상기 광신호의 파장을 조절하기 위한 온도 조절부를 포함하는 것도 좋다.
또한, 상기 레이저는 반도체 레이저인 것도 좋다.
그리고, 상기 지연 생성부는 상기 하향 광신호의 파장별 변조된 RF 신호에 실시간 시간 지연값을 제공하기 위해 단일의 다중모드 분산보상 광섬유로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 바람직하게는, 상기 변조부는 상기 하향 광신호를 파장별 분기하기 위한 광파장 분배기 및 상기 파장별 분기된 하향 광신호를 광/전 변환하여 송신 RF 신호를 생성하기 위해 상기 파장별 분기된 하향 광신호의 개수에 대응하는 개수의 반사형 전계흡수 변조기를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 광신호 처리부는 상기 송신 RF 신호를 생성하는 송신 RF 신호 생성기와, 상기 광원부에서 생성된 광신호를 상기 송신 RF 신호에 의해 광변조하여 상기 하향 광신호를 생성하는 광변조기와, 상기 상향 광신호를 증폭 처리하는 광 증폭기와, 상기 광 증폭기에서 증폭된 상향 광신호를 광/전 변환하여 수신 데이터 신호를 복원하는 광 수신기 및 상기 하향 광신호를 상기 지연 생성부로 전송하고, 상기 상향 광신호를 상기 광 증폭기로 전송하는 광 순환기를 포함하는 것이어도 좋다.
한편, 상기 변조부는 상기 송신 RF 신호를 증폭하는 제1 증폭기와, 상기 제1 증폭기에서 증폭된 송신 RF 신호의 출력을 조절하기 위한 가변 감쇠기 및 상기 위상배열 안테나로 수신되는 수신 RF 신호를 증폭하는 제2 증폭기를 포함하는 것도 바람직할 것이다.
그리고, 상기 위상배열 안테나는 상기 광원부에서 생성되는 광신호의 파장의 개수에 대응하는 개수로 구비될 수 있다.
본 명세서에 기재되는 내용으로부터 파악되는 본 발명은 하나의 다중모드 분산보상 광섬유와 파장 조절 가능한 레이저 어레이 및 반사형 전계흡수 변조기를 이용한 위상배열 안테나 시스템으로서, 본 발명에 따르면, 다중모드 분산보상 광섬유가 파장에 따라 다른 실시간 지연값을 제공할 수 있으므로, 하나의 분산보상 광섬유만으로 여러 개의 실시간 지연 선로를 대체할 수 있는 장점이 있다.
또한, 각 위상배열 안테나로 제공되는 광신호의 실시간 지연값을 변화시키기 위해 반도체 레이저를 광원으로 사용하여 온도 조절에 의해 쉽게 파장을 변화시킬 수 있다.
또한, 다중모드 분산보상 광섬유의 전송 거리 및 레이저의 파장 변환으로 실시간 지연값을 쉽게 바꿀 수 있어 무선 전송 시스템의 디자인상의 유동성을 확보하기가 용이하다.
또한, 반사형 전계흡수 변조기를 안테나 단에 두어 위상배열 안테나로 송수신하는 신호의 광선로에서 발생하는 원치 않는 시간 지연이 발생되지 않도록 설계하는 것이 가능하며, 수신신호 전송을 위한 별도의 광원이 필요없으며, 송수신을 위한 광섬유의 개수를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상배열 안테나 시스템을 개략적으로 도시한 도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상배열 안테나 시스템을 보다 상세하게 도시한 도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상배열 안테나 시스템의 동작 과정을 상세히 설명하기 위해 도시한 도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 여기의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결된다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소에 바로 연결될 수도 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있음을 의미한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대한 정의를 하는 것에 의해 본 발명에 대한 상세한 설명을 개시한다.
먼저, 본 발명에서 사용되는 용어 중 ‘하향 광신호’는 무선 전송 시스템에서 송신을 하기 위해 사용되는 광신호, 즉, 안테나측을 향하여 전송되는 광신호를 의미한다. 반대로, ‘상향 광신호’는 안테나측으로부터 수신한 신호를 광신호로 변조하여 광신호 수신기로 전송되는 광신호를 의미함에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상배열 안테나 시스템을 개략적으로 도시한 도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전송 시스템(10)은 광원부(100), 광신호 처리부(200), 지연 생성부(300) 및 변조부(400)를 포함한다. 여기서, 위상배열 안테나(500)는 송신 RF 신호를 전송하고, 수신 RF 신호를 수신받는 것으로 공지의 안테나로 형성하는 것이 가능하고, 또 이는 본 발명의 범주에서 벗어나는 것이므로 별도의 설명을 생략한다.
광원부(100)는 서로 다른 파장의 광신호를 생성하는 것으로, 각 파장에 따라 실시간 시간 지연값이 달라질 수 있도록 하기 위해 파장의 조절이 가능한 광원을 구비한다. 광원부(100)에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
광신호 처리부(200)는 광원부(100)에서 생성된 광신호를 송신 RF 신호에 의해 광변조하여 하향 광신호를 생성하고, 위상배열 안테나(500) 측에서 전송되는 상향 광신호를 RF 신호로 변환하여 수신 데이터 신호를 복원한다. 광신호 처리부(200)의 상세 구성에 대하여는 후술될 것이다.
지연 생성부(300)는 상기 광신호 처리부(200)에서 생성된 하향 광신호에 파장별 변조된 RF 신호를 시간 지연하여 위상배열 안테나(500) 측으로 전송하고, 위상배열 안테나(500)측에서 전송되는 상향 광신호를 상술한 광신호 처리부(200)로 전송한다. 여기의 지연 생성부(300)는 상술한 광원부(100)에서 생성된 광신호의 서로 다른 파장 변조된 RF 신호에 각각 다른 실시간 시간 지연값을 제공하여야 하는데, 본 발명에서는 이러한 지연 생성부(300)를 하나의 다중모드 분산보상 광섬유를 이용하여 이를 달성한다. 다중모드 분산보상 광섬유에 대한 상세한 설명은 후술한다.
변조부(400)는 지연 생성부(300))에서 전송하는 하향 광신호를 파장별 분기하고 광/전 변환하여 송신 RF 신호를 생성하며, 위상배열 안테나(500)에 수신되는 수신 RF 신호를 전/광 변환하여 상향 광신호를 생성하여 지연 생성부(300)를 통해 광신호 처리부(200)로 전송한다. 변조부(400)의 상세한 구성에 대하여는 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상배열 안테나 시스템을 보다 상세하게 도시한 도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 무선 전송 시스템(10)은 온도 조절부(110), 레이저 어레이부(120), 광신호 처리부(200), 다중모드 분산보상 광섬유(300), 광파장 분배기(410), 반사형 전계흡수 변조기(420) 및 RF 송수신 장치(430)를 포함한다.
여기서, 온도 조절부(110)와 레이저 어레이부(120)는 상술한 광원부(100)에 포함되는 것으로, 레이저 어레이부(120)는 N개의 안테나(510)를 사용하는 경우, N개의 서로 다른 파장의 광신호를 생성하기 N개의 파장이 다른 레이저를 사용한다.
또한, 각 안테나(510)의 위상지연 특성이 일정할 수 있도록 파장 간격은 후술할 다중모드 분산보상 광섬유(300)를 통해 얻을 수 있는 파장당 시간 지연의 크기와 각 안테나(510) 간의 거리에 따라 결정된다. 여기서, 레이저의 종류는 DFB 레이저(Distributed FeedBack laser) 등 원하는 파장 간격을 만들어 낼 수 있는 레이저면 모두 가능하다. 다만 각 배열 안테나(510)로의 시간 지연값을 조정하기 위해 각 레이저의 파장을 쉽게 조정할 수 있어야 하며, 본 발명에서는 하나의 예로 반도체 레이저와 같이 온도에 따라 출력 파장의 조정 범위가 넓고 안정적인 레이저를 사용하는 것이 가능하다.
온도 조절부(110)는 특히, 반도체 레이저가 레이저 어레이부(120)를 구성하는 경우, 레이저의 온도를 조절하여 파장을 조절한다. 따라서 온도 조절부(110)를 통해 후술될 하나의 다중모드 분산보상 광섬유(300)의 경우 파장 당 하나의 실시간 지연값을 가질 수밖에 없는 단점을 극복할 수 있으므로 각 배열 안테나(510)로 충분히 안테나 방사 패턴 방향을 바꿀 수 있는 범위의 실시간 지연값을 제공할 수 있다. 온도 조절부(110)를 통한 온도 조절의 범위는 안테나 동작 범위에 기본적으로 영향을 받으며, 추가적으로 각 배열 안테나(510)로 서로 다른 파장을 전송하게 하는 광파장 분배기(410)의 통과 대역에도 영향을 받는다. 만약 통과 대역이 필요한 파장 조정 범위보다 좁을 경우에는 다중모드 분산보상 광섬유(300)에서 제공 할 수 있는 시간 지연값을 조절하여 맞출 수 있다. 한편 여기서 상기 레이저 어레이부(120)와 온도 조절부(110)는 각 배열 안테나(510)에 동일한 변경된 시간 지연값을 제공하기 위해서 레이저 어레이부(120)의 레이저의 온도 조절에 따라 모든 레이저가 일정하게 장파장 또는 단파장 쪽으로 파장을 움직일 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다.
다중모드 분산보상 광섬유(300)는 단일 모드로 전송된 광신호를 두 개의 모드로 변환시키고, 이 두 모드의 전송 속도가 달라 광섬유 내 전송 시 각 모드에 변조된 신호 간 다른 시간 지연을 가질 수 있도록 디자인된다. 이 경우 다시 하나의 모드로 변환되면, 송신 RF 신호가 광변조된 하향 광신호의 RF 신호는 일정한 시간 지연값을 가지게 된다. 여기의 시간 지연값은 파장에 따라 다르며 또한 시간 지연값은 상술한 두 개의 모드로 전송되는 거리, 분산보상 광섬유의 중심 (Core)과 클래딩 (Cladding)의 굴절률 차이로 조절 가능하다. 따라서, 단일의 다중모드 분산보상 광섬유를 이용하면 하나의 광소자를 통해 각 파장에 다른 시간 지연값을 제공할 수 있어 여러 개의 실시간 지연 선로가 사용되어야 하는 문제를 극복할 수 있으며, 광섬유의 길이 조절을 통해 실시간 지연의 크기 및 범위도 바꿀 수 있다. 원하는 실시간 지연의 크기는 하기의 [수학식 1]에서 참조되는 바와 같이, 안테나 방사 패턴의 방향각의 범위 및 배열 안테나 간의 거리에 따라 결정된다.
Figure 112010087734981-pat00001
여기서, θ는 안테나 패턴의 방향각, c는 빛의 속도, d는 배열 안테나 간 간격, Δτ는 실시간 지연값이다.
실시간 지연값의 범위 또한 이를 통해 계산할 수 있으며, 그 결과에 따라 각 레이저의 파장을 변경할 온도 조절의 범위가 결정된다.
광파장 분배기(410)는, 상술한 다중모드 분산보상 광섬유(300)에서 전송된 하향 광신호를 파장별로 분기하기 위해 구비된다. 즉, 입력된 N개의 서로 다른 파장의 광신호를 파장에 따라 각각 다른 안테나 단으로 분배하는 기능을 한다. 다만 광파장 분배기(410)의 각 광신호의 통과 대역폭은 레이저의 파장 조정 범위가 보장될 수 있는 정도로 제작되어야 한다. 만약 충분한 통과 대역폭을 확보하기 힘든 경우에는 상술한 바와 같이, 다중모드 분산보상 광섬유(300)에서 제공 가능한 시간 지연값을 조절하는 것도 가능하다.
반사형 전계흡수 변조기(420)는 파장별 분기된 하향 광신호를 광/전 변환하여 송신 RF 신호를 생성하기 위해 파장별 분기된 하향 광신호의 개수에 대응하는 개수로 구비된다.
여기서, 반사형 전계흡수 변조기(Reflective Electro-absorption Modulator, 420)에 관해 설명한다.
전계흡수 변조기는 광검출 기능과 광변조 기능이 모두 가능한 소자로 광섬유 기반 무선전송 시스템 (Radio-over-Fiber) 시스템에서 많이 사용되는 광소자이다.
이러한 특성을 광학적 위상 배열 안테나 시스템에도 적용하면 안테나로 송신할 신호가 변조된 광신호에 대해서는 광검출기로 동작하여 변환된 전기 신호는 RF 서큘레이터로 보내고, RF 서큘레이터로부터 들어오는 안테나 수신 신호는 광변조하여 다시 역으로 전송할 수 있다.
본 발명에서는 일반 전계흡수 변조기와 달리 반사형 전계흡수 변조기(420)를 사용하여 입력된 광신호와 출력할 광신호를 동일한 포트를 통해 전송되도록 하였다. 따라서, 일반 전계흡수 변조기를 사용할 경우 입력 포트와 출력 포트가 달라 송, 수신을 위한 광섬유를 두 가닥을 사용해야 하며, 이 때 두 광섬유의 길이를 정확히 맞추기는 매우 힘들어 송, 수신 특성을 동일하게 설계하기 힘든 문제점이 해소된다. 또한 하나의 광섬유를 통해 송, 수신하기 위한 디자인을 광 서큘레이터를 추가할 경우 가능하기는 하나 이 또한 광섬유의 전송 거리를 동일하게 맞추기가 어려운 점 역시 해결이 어렵다. 즉, 본 발명에 따른 무선 전송 시스템(10)은 하나의 포트와 하나의 광섬유를 통해 송, 수신하도록 설계할 수 있어 배열 안테나(510)의 송, 수신 특성을 일정하게 디자인할 수 있게 된다.
RF 송수신 장치(430)는 반사형 전계흡수 변조기(420)에서 전송되는 송신 RF 신호를 안테나(510)로 전송하고, 안테나(510)에서 전송되는 수신 RF 신호를 반사형 전계흡수 변조기(420)로 전송한다. 여기의 RF 송수신 장치(430)의 구성에 대한 상세한 설명은 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상배열 안테나 시스템의 동작 과정을 상세히 설명하기 위해 도시한 도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, N개(N은 자연수)의 안테나(510)를 구비하는 무선 전송하는 무선 전송 시스템은 레이저 어레이부(120)에 N개의 레이저를 구비하며, 반사형 전계흡수 변조기(420) 및 RF 송수신 장치(430) 역시 N개로 구비된다.
먼저, 송신 과정에 대하여 설명한다.
레이저 어레이부(120)에서는 각기 다른 파장의 광신호를 생성한다. 이 때, 파장의 조절은 상술한 온도 조절부(110)를 통해서 이루어진다. 다음으로, 레이저 어레이부(120)에서 생성된 광신호는 송신 RF 신호 생성기(210)에서 생성된 송신 RF 신호에 의해 광변조기(220)에서 광변조된다. 여기의 광변조기(220)는 광변조 가능하고, N 개의 레이저를 모두 수용할 수 있는 구조라면 변조기의 종류는 문제가 되지 않으며, 동작 속도는 안테나로 송신할 주파수 신호에 따라 결정된다.
광변조된 하향 광신호는 광 순환기(230)의 1번 포트로 입사되어 2번 포트를 통해 다중모드 분산보상 광섬유(300)로 전송된다. 다중모드 분산보상 광섬유(300)로 전송된 하향 광신호는 시간 지연되어 광파장 분배기(410)로 입사된다. 광파장 분배기(410)에서는 입력된 N 개의 서로 다른 파장의 광원을 파장에 따라 각각 다른 안테나(510) 단으로 분배한다. 분배된 하향 광신호 중 제1 반사형 전계흡수 변조기(420-1)에 전송되고, 제1 반사형 전계흡수 변조기(420-1)에서 광/전 변환되어 송신 RF 신호로서 출력된다. 출력된 송신 RF 신호는 제1 RF 송수신 장치(430-1)로 전송된다. 제1 RF 송수신 장치(430-1)는 제1 RF 서큘레이터(431), 제1 RF 증폭기(434), 가변 감쇠기(433), 감쇠기 조절부(432), 제2 RF 서큘레이터(435) 및 제2 RF 증폭기(436)를 포함한다.
따라서, 제1 반사형 전계흡수 변조기(420-1)에서 출력되는 송신 RF 신호는 제1 RF 서큘레이터(431)의 2번 포트로 입사되어 1번 포트를 통해 제1 RF 증폭기(434)로 전송된다. 제1 RF 증폭기(434)는 송신 RF 신호를 증폭하여 가변 감쇠기(433)로 출력한다. 가변 감쇠기(433)는 감쇠기 조절부(432)에 의해 감쇠의 정도가 조절되며, 배열 안테나(510)의 빔 패턴의 모양이 각 안테나(510)에서 출력되는 신호의 크기로 조절되므로 안테나의 출력 신호 크기를 조절하기 위해 구비된다. 또한, 가변 감쇠기(433)는 무선 전송 시스템을 구성하는 각 광소자들의 특성에 따라 송신 RF 신호의 크기가 달라질 수 있는 것을 보정한다.
가변 감쇠기(433)에서 의해 출력 신호의 크기가 조정된 송신 RF 신호는 제2 RF 서큘레이터(435)의 1번 포트로 입사되어 2번 포트를 통해 제1 안테나(510-1)로 전송되어 방사된다. 여기까지 제1 안테나(510-1)를 통한 송신 과정을 설명하였으나, 레이저 어레이부(120)에서 생성된 여러 가지 다른 파장의 광신호에 따라 송신 과정은 N개의 안테나(520)를 통해 전송되는 것으로 각 하향 광신호는 그 파장에 따라 N개의 반사형 전계흡수 변조기(420) 및 RF 송수신 장치(430)를 통하는 것임에 유의해야 한다.
이하에서는 수신 과정에 대하여 설명한다.
제1 안테나(510-1)를 통해 수신되는 수신 RF 신호는 제2 RF 서큘레이터(435)의 2번 포트를 통해 입사되어 3번 포트를 통해 제2 RF 증폭기(436)로 전송된다. 제2 RF 증폭기(436)는 수신 RF 신호를 증폭하여 제1 RF 서큘레이터(431)로 전송한다, 제1 RF 서큘레이터의 3번 포트로 입력된 수신 RF 신호는 2번 포트를 통해 제1 반사형 전계흡수 변조기(420-1)에 입사된다. 제1 반사형 전계흡수 변조기(420-1)에 입사된 수신 RF 신호를 전/광 변환되어 상향 광신호를 형성하고, 상향 광신호는 광파장 분배기(410)를 거쳐 다중모드 분산보상 광섬유(300)에 입사된다. 그 후 상향 광신호는 광순환기(230)의 2번 포트를 통해 입사되어 3번 포트를 통해 출력된다. 광 증폭기(240)는 배열 안테나(510)에서 수신된 신호가 반사형 전계흡수 변조기(420)를 통해 광변조 되어 되돌아 온 신호의 경우 전계흡수 변조기의 특성 상 손실이 클 수밖에 없으므로 이를 보상하기 위해 구비된다. 다만 수신 신호의 크기가 충분히 큰 경우에는 광 증폭기는 생략될 수 있다.
광 수신기(250)는 광 증폭기(240)를 통해 수신되는 상향 광신호를 광/전 변환하여 변환된 전기신호에서 수신 데이터를 복원한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 사상적 범주에 속한다.
100:광원부 110:온도 조절부
120:레이저 어레이부 200:광신호 처리부
300:지연 생성부 400:변조부
410:광파장 분배기 500:위상배열 안테나

Claims (16)

  1. 위상배열 안테나 시스템에 있어서,
    서로 다른 파장의 광신호를 생성하는 광원부;
    상기 생성된 광신호를 송신 RF 신호에 의해 광변조하여 하향 광신호를 생성하고, 위상배열 안테나 측에서 전송되는 상향 광신호를 RF 신호로 변환하여 수신 데이터 신호를 복원하는 광신호 처리부;
    상기 생성된 하향 광신호를 실시간 시간 지연하여 상기 위상배열 안테나 측으로 전송하고, 상기 상향 광신호를 상기 광신호 처리부로 전송하는 지연 생성부; 및
    상기 지연 생성부에서 전송하는 하향 광신호를 파장별 분기하고 광/전 변환하여 송신 RF 신호를 생성하며, 상기 위상배열 안테나로 수신되는 수신 RF 신호를 전/광 변환하여 상기 상향 광신호를 생성하는 변조부를 포함하고,
    상기 지연 생성부는, 상기 하향 광신호의 파장별 변조된 RF 신호에 실시간 시간 지연값을 제공하기 위해 단일의 다중모드 분산보상 광섬유로 형성되는 것임을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원부는
    N개의 서로 다른 파장의 광신호를 생성하는 N개의 레이저로 형성되는 레이저 어레이부; 및
    상기 N개의 레이저의 온도를 조절하여 상기 광신호의 파장을 조절하기 위한 온도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템.
    (여기서, N은 자연수임)
  3. 제2항에 있어서, 상기 레이저는
    반도체 레이저인 것임을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서, 상기 지연 생성부는
    상기 하향 광신호의 파장별 변조된 RF 신호에 실시간 시간 지연값을 제공하기 위해 단일의 다중모드 분산보상 광섬유로 형성되는 것임을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 변조부는
    상기 하향 광신호를 파장별 분기하기 위한 광파장 분배기; 및
    상기 파장별 분기된 하향 광신호를 광/전 변환하여 송신 RF 신호를 생성하기 위해 상기 파장별 분기된 하향 광신호의 개수에 대응하는 개수의 반사형 전계흡수 변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템.
  7. 제2항에 있어서, 상기 변조부는
    상기 하향 광신호를 파장별 분기하기 위한 광파장 분배기; 및
    상기 파장별 분기된 하향 광신호를 광/전 변환하여 송신 RF 신호를 생성하기 위해 상기 파장별 분기된 하향 광신호의 개수에 대응하는 개수의 반사형 전계흡수 변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 변조부는
    상기 하향 광신호를 파장별 분기하기 위한 광파장 분배기; 및
    상기 파장별 분기된 하향 광신호를 광/전 변환하여 송신 RF 신호를 생성하기 위해 상기 파장별 분기된 하향 광신호의 개수에 대응하는 개수의 반사형 전계흡수 변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템.
  9. 제2항에 있어서, 상기 광신호 처리부는
    상기 송신 RF 신호를 생성하는 송신 RF 신호 생성기;
    상기 광원부에서 생성된 광신호를 상기 송신 RF 신호에 의해 광변조하여 상기 하향 광신호를 생성하는 광변조기;
    상기 상향 광신호를 증폭 처리하는 광 증폭기;
    상기 광 증폭기에서 증폭된 상향 광신호를 광/전 변환하여 수신 데이터 신호를 복원하는 광 수신기; 및
    상기 하향 광신호를 상기 지연 생성부로 전송하고, 상기 상향 광신호를 상기 광 증폭기로 전송하는 광 순환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 광신호 처리부는
    상기 송신 RF 신호를 생성하는 송신 RF 신호 생성기;
    상기 광원부에서 생성된 광신호를 상기 송신 RF 신호에 의해 광변조하여 상기 하향 광신호를 생성하는 광변조기;
    상기 상향 광신호를 증폭 처리하는 광 증폭기;
    상기 광 증폭기에서 증폭된 상향 광신호를 광/전 변환하여 수신 데이터 신호를 복원하는 광 수신기; 및
    상기 하향 광신호를 상기 지연 생성부로 전송하고, 상기 상향 광신호를 상기 광 증폭기로 전송하는 광 순환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템.
  11. 제6항에 있어서, 상기 광신호 처리부는
    상기 송신 RF 신호를 생성하는 송신 RF 신호 생성기;
    상기 광원부에서 생성된 광신호를 상기 송신 RF 신호에 의해 광변조하여 상기 하향 광신호를 생성하는 광변조기;
    상기 상향 광신호를 증폭 처리하는 광 증폭기;
    상기 광 증폭기에서 증폭된 상향 광신호를 광/전 변환하여 수신 데이터 신호를 복원하는 광 수신기; 및
    상기 하향 광신호를 상기 지연 생성부로 전송하고, 상기 상향 광신호를 상기 광 증폭기로 전송하는 광 순환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 변조부는
    상기 송신 RF 신호를 증폭하는 제1 증폭기;
    상기 제1 증폭기에서 증폭된 송신 RF 신호의 출력을 조절하기 위한 가변 감쇠기; 및
    상기 위상배열 안테나로 수신되는 수신 RF 신호를 증폭하는 제2 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템.
  13. 제2항에 있어서, 상기 변조부는
    상기 송신 RF 신호를 증폭하는 제1 증폭기;
    상기 제1 증폭기에서 증폭된 송신 RF 신호의 출력을 조절하기 위한 가변 감쇠기; 및
    상기 위상배열 안테나로 수신되는 수신 RF 신호를 증폭하는 제2 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 변조부는
    상기 송신 RF 신호를 증폭하는 제1 증폭기;
    상기 제1 증폭기에서 증폭된 송신 RF 신호의 출력을 조절하기 위한 가변 감쇠기; 및
    상기 위상배열 안테나로 수신되는 수신 RF 신호를 증폭하는 제2 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템.
  15. 제6항에 있어서, 상기 변조부는
    상기 반사형 전계흡수 변조기에 생성된 송신 RF 신호를 증폭하는 제1 증폭기;
    상기 제1 증폭기에서 증폭된 송신 RF 신호의 출력을 조절하기 위한 가변 감쇠기; 및
    상기 위상배열 안테나로 수신되는 수신 RF 신호를 증폭하여 상기 반사형 전계 흡수 변조기로 전송하는 제2 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템.
  16. 제1항에 내지 제3항 및 제5항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상배열 안테나는 상기 광원부에서 생성되는 광신호의 파장의 개수에 대응하는 개수로 구비되는 것임을 특징으로 하는 위상배열 안테나 시스템.
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