KR102079029B1 - 광빔포밍장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 광빔포밍장치는, 2 이상의 개별 안테나로 구성된 위상배열 안테나로 송수신되는 RF 신호들을 처리하며, 광원으로부터 발생되는 광을 균등한 세기의 복수의 광으로 분배하는 스플리터; 상기 개별 안테나들로부터 송신되거나 상기 개별 안테나들로 수신 되는 RF 신호들을 복수 채널의 광신호들로 변환하는 전-광 변조기; 상기 복수 채널의 광신호들의 시간 지연값을 상기 개별 안테나들 별로 보상하는 시간 지연 소자 및 상기 시간 지연값 보상에 따른 상기 광신호들의 광손실값을 보상하는 가변 광감쇠기를 포함하는 광빔포밍 네트워크; 상기 광신호들을 RF 신호로 변환하는 광-전 검출기; 및 상기 광신호들이 통과하는 광도파로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광빔포밍장치{OPTICAL BEAMFORMING DEVICE}

본 발명은 광빔포밍장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수신 또는 송신되는 RF 신호들을 광신호들로 변환하여, 광신호들의 시간지연 및 광손실을 보상하는 실리콘 반도체를 기반으로 하는 광빔포밍장치에 관한 것이다.

광섬유를 기반의 수 내지 수십 cm 크기의 광소자(optical device)는 개별 광소자를 전자적으로 제어(예: 다이오드, 트랜지스터 등)하는 것이 불가능하여 초소형의 집적회로 형태로 제작하는 것이 불가능하였으며, 이를 위해, 반도체 공정을 이용하여 광소자를 제작하는 방법이 도입되었다.

반도체 공정을 통해 제작된 광소자는 크게 광이 통과하는 도파로의 코어를 구성하는 물질에 따라 두 가지 타입으로 구분될 수 있다.

제1타입은 도파로의 코어로 SiNx를 사용하고, 코어를 보호하기 위해 코어 주변에 SiO₂를 클래딩하여 제조된 것으로, 일반적인 실리콘 기반의 반도체 공정을 그대로 활용할 수 있고, 저렴한 실리콘 웨이퍼를 사용하여 비용을 절감할 수 있으며, 광손실(0.1dB/cm) 측면에서 유리한 장점이 있다.

그러나 제1타입의 광소자는 반도체 공정으로 제작되었음에도 열에 의해서만 광소자를 제어할 수 있는 한계가 있다. 특히, 열에 의한 제어의 경우, 단일 광소자의 특성을 제어하기 위해서는 반드시 해당 광소자를 다른 주변의 다른 광소자들과 열적으로 분리시켜야 하며, 복수의 광소자들을 서로 다른 온도에서 작동시키기 위해서는 개별 광소자들을 분리 작동시키기 위한 별도의 구성이 요구되므로 광소자를 구비하는 칩의 크기가 증가할 수밖에 없는 문제가 있다.

제2타입은 도파로의 코어로 결정질의 Si를 사용한 것으로, 성능이 우수한 SOI(silicon of insulator) 웨이퍼를 사용하여 제조되며, 1㎛ 이상의 적외선 파장 대역의 광이 통과하는 도파로 제조에 사용된다. SOI 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼 대비 가격이 약 10배 정도 비싸고 광손실(3dB/cm) 측면에서 상대적으로 불리하나, 광소자의 전자적인 제어가 가능하여 소자의 집적화 및 집적회로의 제작이 가능하고, 전력 소모가 낮은 장점이 있다.

한편, 개별 안테나들로 구성된 위상배열 안테나로부터 송신되거나 위상배열 안테나에서 수신되는 RF 신호들은 송수신 각도에 따라 시간차를 가지게 되는데, 최근에는 수신된 RF 신호들의 시간차를 보상하거나 송신할 RF 신호들 간 시간차를 형성하기 위해 RF 신호를 광신호로 변환하여 빔포밍한 후 다시 RF 신호로 변환하여 송수신하는 연구가 관심을 받고 있다.

정확한 빔포밍을 위해서는 송수신된 RF 신호들에 해당하는 광신호들이 동일한 광세기를 갖는 것이 중요하나, 시간차를 보상하는 과정에서 광지연 선로의 시간 지연값에 따라 광신호들 별로 서로 다른 광손실이 발생하게 된다. 특히, 제2타입 광소자의 경우 시간 지연값에 따라 광손실이 수 dB 정도 차이나게 되어 광손실을 보상할 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수신 또는 송신되는 RF 신호들을 광신호들로 변환하여, 광신호들의 시간지연 및 광손실을 보상하는 실리콘 반도체를 기반으로 하는 광빔포밍장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 광빔포밍장치는, 2 이상의 개별 안테나로 구성된 위상배열 안테나로 송수신되는 RF 신호들을 처리하며, 광원으로부터 발생되는 광을 균등한 세기의 복수의 광으로 분배하는 스플리터; 상기 개별 안테나들로부터 송신되거나 상기 개별 안테나들로 수신 되는 RF 신호들을 복수 채널의 광신호들로 변환하는 전-광 변조기; 상기 복수 채널의 광신호들의 시간 지연값을 상기 개별 안테나들 별로 보상하는 시간 지연 소자 및 상기 시간 지연값 보상에 따른 상기 광신호들의 광손실 값을 보상하는 가변 광감쇠기를 포함하는 광빔포밍 네트워크; 상기 광신호들을 RF 신호로 변환하는 광-전 검출기; 및 상기 광신호들이 통과하는 광도파로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에서, 상기 전-광 변조기는 상기 개별 안테나들과 동일한 수로 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에서, 상기 가변 광감쇠기는 방향성 결합기이며, 상기 광신호들의 위상을 90도 변환시키는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에서, 상기 시간 지연 소자는 링 공진기이며, 상기 광신호가 링 내부에서 머무르는 시간을 조절하여, 상기 광신호의 시간 지연값을 보상하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에서, 상기 링 공진기는 상기 방향성 결합기의 결합계수(k) 값에 의해 시간 지연 값을 보상하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에서, 상기 가변 광감쇠기는 상기 광신호들의 광세기가 미리 설정된 범위를 만족하도록 상기 광신호들의 광손실값을 보상하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에서, 상기 가변 광감쇠기는 상기 가변 광감쇠기를 통과하는 상기 광신호들의 광세기를 조절하도록 상기 광도파로 상에 히터 또는 PN접합 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에서, 상기 시간 지연 소자 및 상기 가변 광감쇠기는 상기 광도파로 상에 각각 구비되며, 선택적으로 작동하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에서, 상기 위상배열 안테나로 수신되는 RF 신호들을 처리하는 경우, 상기 광빔포밍 네트워크는 상기 광신호들을 결합하여 단일 광신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에서, 상기 위상배열 안테나로부터 송신되는 RF 신호들을 처리하는 경우, 상기 광빔포밍 네트워크는 단일 광신호를 상기 복수 채널의 광신호들로 분기하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 위상배열 안테나를 구성하는 개별 안테나로 송수신되는 RF 신호들을 광신호들로 변환하여 시간 지연값 및 광손실값을 보상함으로써 광빔포밍의 정확도를 향상시킬 수 있다.

또한, 실리콘 반도체를 기반으로 하여 회로의 집적화가 가능하고, 가변 광감쇠기로 방향성 결합기를 사용하는 경우 광신호의 위상을 보상하기 위한 별도의 위상 보상 소자를 구비할 필요 없이 광신호들을 단일 신호로 결합할 수 있는 바, 콤펙트한 회로 구성이 가능한 효과가 있다.

도 1은 수신단의 위상배열 안테나용 빔포밍 원리를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단의 광빔포밍장치 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광빔포밍 네트워크의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 링 공진기로 구성된 시간 지연 소자를 나타낸 도면이다.
도 5의 (a)는 방향성 결합기를 사용한 가변 광감쇠기를, 도 5의 (b)는 마흐젠더 간섭계를 사용한 가변 광감쇠기를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광빔포밍장치(가변 광감쇠기- 방향성 결합기)의 회로도이다.
도 7은 도 6의 회로도의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광빔포밍장치(가변 광감쇠기- 마흐젠더 간섭계)의 회로도이다.
도 9는 도 8의 회로도의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 광신호들의 시간지연 및 광손실을 보상하는 실리콘 반도체를 기반으로 하는 광빔포밍장치에 관한 것으로, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 수신단의 위상배열 안테나용 빔포밍 원리를 나타낸 도면으로, 먼저, 도 1을 참조하여 수신단에 구비된 광빔포밍장치의 빔포밍 원리에 대하여 설명한다.

공중 전파된 RF 신호(RF1 내지 RF4)는 위상배열 안테나를 구성하는 복수의 개별 안테나(A1 내지 A4)로 시간차를 두고 수신되며, RF 신호 별로 미리 정해진 시간 지연값만큼 시간 지연을 보상한 후 결합하여 단일 광신호를 출력한다. 이후, 단일 광신호는 단일 전기신호(RF5)로 변환되어 전기적인 신호 처리 과정을 거치게 된다.

RF 신호들의 시간 지연을 보상함에 있어 도 1과 같이 미리 정해진 시간 지연값을 갖는 시간 지연 소자들(T1 내지 T3)이 사용될 수 있으며, 이 경우 이들을 조합함으로써 불연속적인 시간 지연값의 보상이 이루어질 수 있다 (예를 들어, T1 내지 T3가 각각 t, 2t 및 3t의 시간 지연값을 갖는 경우, 이들을 각각 조합하여 t 내지 6t의 불연속적인 시간 지연값을 얻을 수 있다).

한편, 도면으로 첨부되지 않았으나, 송신단에는 수신단의 광빔포밍장치와 반대 구조를 갖는 광빔포밍장치가 구비될 수 있으며, 동작원리는 수신단에 구비된 것과 동일하다.

이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 광빔포밍장치에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단의 광빔포밍장치 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광빔포밍 네트워크의 구조를 나타낸 도면이고, 도 4는 링 공진기로 구성된 시간 지연 소자를 나타낸 도면이고, 도 5의 (a)는 방향성 결합기를 사용한 가변 광 감쇠기를, 도 5의 (b)는 마흐젠더 간섭계를 사용한 가변 광감쇠기를 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 광빔포밍장치(100)는 2 이상의 개별 안테나 (A1, A2, … , An)로 구성된 위상배열 안테나로 송수신되는 RF 신호(RF1, RF2, … , RFn)들을 처리하는 것으로서, SOI 웨이퍼를 기반으로 하여 실리콘 포토닉스(Silicon photonics) 공정을 통해 제조될 수 있으며, 스플리터(110), 전-광 변조기(120), 광빔포밍 네트워크(130), 광-전 검출기(140) 및 광도파로(150)를 포함하여 이루어질 수 있다.

광도파로(150)는 광이 통과하는 통로이면서, 상기 광빔포밍장치(100) 구성들을 연결하는 구성일 수 있다.

RF 신호들은 위상배열 안테나를 구성하는 개별 안테나로 각각 수신되거나 상기 개별 안테나들로부터 각각 송신될 수 있으며, 광빔포밍장치 (100)는 RF 신호의 처리를 위해 송수신되는 RF 신호들의 시간 지연을 보상하거나 시간 지연을 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 광빔포밍장치 (100)에서 상기 RF 신호들은 광신호들로 변환된 후 빔포밍될 수 있다.

스플리터(110)는 광원과 전-광 변조기(120) 사이에 배치되어 광원에서 발생되는 광을 균등한 세기의 복수의 광으로 분배할 수 있다.

전-광 변조기(120)는 개별 안테나들과 연결되어 개별 안테나들로부터 송신되거나 개별 안테나들로 수신되는 RF 신호들을 복수 채널의 광신호(L1. L2, … , Ln)들로 변환할 수 있다. 예를 들어, 수신되는 RF 신호들은 Ku-band 대역(12GHz 내지 18GHz)의 고주파 신호일 수 있다.

구체적으로, 전-광 변조기(120)는 개별 안테나들과 동일한 수로 구비되어 개별 안테나들에 각각 연결될 수 있으며, 스플리터(110)에 의해 분배된 광세기에 따라 RF 신호들을 복수 채널의 광신호들로 변환할 수 있다.

예를 들어, 전-광 변조기(120)는 Si-CMOS 공정을 기반으로 광도파로 (150)에 pn 다이오드가 접합되어 구성된 MZM(Mach-Zehnder Modulator) 광 변조기일 수 있다.

MZM 광 변조기는 균등한 세기로 분배된 각각의 광에 의해 on/off되며, pn 다이오드에 역전압이 인가됨에 따라 공핍 영역을 조절하여 FCPD(Free Carrier Plasma Dispersion) 효과에 의해 광도파로(150)의 유효 굴절률을 변화시킴으로써 RF 신호들을 복수 채널의 광신호들로 변환할 수 있다.

도 3을 참조하면, 광빔포밍 네트워크(130)는 시간 지연 소자(131) 및 시간 지연 소자(131) 이후에 배치되는 가변 광감쇠기(132)를 포함하며, 전-광 변조기(120)에서 변환된 복수 채널의 광신호들의 시간 지연값 및 광손실값을 보상할 수 있다.

또한, 시간 지연 소자(131) 및 가변 광감쇠기(132)는 광빔포밍 네트워크(130) 내 시간 지연 및/또는 광손실의 보상이 요구되는 서로 다른 신호가 통과하는 광도파로(150)(또는 채널) 상에 각각 구비되어 선택적으로 작동할 수 있다.

이하에서는, 도 3을 참조하여 광빔포밍 네트워크(130)의 동작 및 광빔포밍 네트워크(130)를 구성하는 시간 지연 소자(131) 및 가변 광감쇠기 (132)에 대해 설명한다.

예를 들어, 위상배열 안테나는 4개의 개별 안테나(A1, A2, A3, A4)로 구성되고, 상기 개별 안테나(A1, A2, A3, A4)들 각각에 수신되는 RF 신호 (RF1, RF2, RF3, RF4)들이 수신 순서에 따라 광신호(L1, L2, L3, L4)로 변환되어 도 3의 Cell 4부터 Cell 1로 순차적으로 분배된 경우, Cell 4로 분배된 광신호는 2개의 시간 지연 소자(131)를 통해 시간 지연값의 보상이 이루어지게 되며, 이에 따라 Cell 1 내지 3에 분배된 광신호 대비 상대적으로 광손실이 크게 발생하게 된다.

한편, 광빔포밍 네트워크(130)는 단일 광신호를 출력하기 위해 Cell 1 내지 Cell 4로 분배된 광신호들의 광손실값이 동일하거나 적어도 미리 설정된 범위를 만족하여야 하므로, 시간 지연 소자(131) 이후에 강제로 광손실값을 보상하는 가변 광감쇠기를(132)를 구비할 수 있다.

도 3에서 Cell 1에 분배된 광신호는 2개의 가변 광감쇠기(132)를 통해 광손실값의 보상이 이루어지게 되며, Cell 3에 분배된 신호는 가변 광감쇠기 (132)와 시간 지연 소자 (131)를, Cell 2에 분배된 신호는 시간 지연 소자 (131)와 가변 광감쇠기(132)를 순차적으로 거쳐 출력될 수 있다.

즉, 시간 지연 소자 (131) 및 가변 광감쇠기(132)는 빔포밍 대상 신호에 따라 on/off가 제어되어 선택적으로 작동할 수 있다.

시간 지연 소자(131)는 복수 채널의 광신호들의 시간 지연값을 개별 안테나 별로 보상할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 시간 지연 소자(131)는 도 4와 같이 실리콘 기반의 링 공진기일 수 있다.

링 공진기는 광신호가 링 내부에서 머무르는 시간을 조절함으로써 광신호의 시간 지연값을 보상할 수 있다. 구체적으로, 링 공진기는 전극 (electrode)을 포함하며, 광도파로(150)의 굴절률은 전기신호에 따라 바뀌어 광신호의 시간 지연값을 연속적으로 보상할 수 있다.

가변 광감쇠기(132)는 시간 지연값 보상에 따른 광신호들의 광손실 값을 보상할 수 있으며, 광신호들의 광세기가 미리 설정된 범위를 만족하도록 광신호들의 광손실값을 보상할 수 있다.

예를 들어, 가변 광감쇠기(132)는 방향성 결합기(directional coupler (DC), 도 5(a)) 또는 마흐젠더 간섭계(mach-zehnder interferometer(MZI), 도 5(b))일 수 있으며, 바람직하게는 방향성 결합기(DC)일 수 있다.

또한, 가변 광감쇠기(132)는 가변 광감쇠기(132)를 통과하는 광신호들의 광세기를 조절하도록 히터(열적 제어) 또는 PN접합 다이오드(전자적 제어)를 포함할 수 있다. 히터 및 PN접합 다이오드는 가변 광감쇠기(132)를 구성하는 광도파로(150) 상에 구비될 수 있다.

히터는 가변 광감쇠기(132)를 구성하는 광도파로(150)의 상부에 구비되어 광도파로(150)를 통과하는 광신호 세기를 열적으로 제어할 수 있다.

또한, PN접합 다이오드는 상기 광도파로(150) 상에 반도체 물질을 도핑함으로써 형성되며, 외부 전극에 전압을 인가하여 전자-정공의 밀도 변화를 주어 광도파로(150)를 통과하는 광신호의 세기를 전자적으로 제어할 수 있다.

도 5(a)와 같이, 방향성 결합기(DC)의 경우, 가변 광감쇠기(132)의 입력 포트로 크기가 1인 광신호가 입력되면, 출력 포트로 크기가

인 광신호가 출력된다. 즉, 방향성 결합기(DC)를 이용한 가변 광쇠기(132)의 출력 신호는 크기가 k이고, 위상이 90도 변환된 광신호가 출력된다. 또한, 이 경우, 링 공진기는 방향성 결합기(DC)의 결합계수 값(k)에 의해 시간 지연값을 보상한다.

가변 광감쇠기(132)로서 방향성 결합기(DC)를 이용한 경우, 입력된 모든 광신호들은 광세기와 무관하게 항상 90도의 위상 변환만 일어나므로, 복수 채널의 광신호들이 단일 광신호로 결합될 때 광신호 간 위상차 문제가 발생하지 않아, 정확한 빔포밍이 가능한 장점이 있다.

한편, 도 5(b)와 같이, 가변 광감쇠기(132)로 마흐젠더 간섭계 (MZI)를 이용하는 경우, 입력 포트로 크기가

인 광신호가 입력되면, 출력 포트로 크기가

인 광신호가 출력된다. 마흐젠더 간섭계 (MZI)의 경우, 전력 소모량은 낮지만, 광신호 세기에 따라 위상 변화가 불규칙하여, 최종 단계에서 광신호 간 위상정합 시 오차가 발생할 수 있다.

이에, 가변 광감쇠기(132)로서 마흐젠더 간섭계(MZI)를 이용하는 경우, 광신호의 광세기에 따라 위상차를 보상하는 별도의 위상 보상 소자를 구비해야 하며, 예를 들어, 위상 보상 소자로서 TiN과 같은 메탈 히터가 구비될 수 있다. 위상 보상 소자는 광도파로(150)에 접합하도록 구비될 수 있으며, 복수의 가변 광감쇠기(132)들에서 자유 운반자 주입에 의한 위상 변화를 동기화 할 수 있다.

전술한 것과 같이, 광빔포밍장치(100)가 위상배열 안테나로 수신되는 RF 신호들을 처리하는 경우, 광빔포밍 네트워크(130)는 입력된 복수 채널의 광신호들을 결합하여 단일 광신호를 출력할 수 있다.

반대로, 광빔포밍장치(100)가 위상배열 안테나로부터 송신되는 RF 신호들을 처리하는 경우, 광빔포밍 네트워크(130)는 단일 광신호를 복수 채널의 광신호들로 출력하여 개별 안테나로 각각 분기할 수 있다.

광-전 검출기(140)는 광신호를 RF 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 수신단의 광빔포밍장치(100)를 구성하는 광-전 검출기(140)의 경우, 광빔포밍 네트워크(130)를 거쳐 출력되는 단일 광신호를 단일 RF 신호로 변환할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광빔포밍장치(가변 광감쇠기- 방향성 결합기)의 회로도이고, 도 7은 도 6의 회로도의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광빔포밍장치 (가변 광감쇠기- 마흐젠더 간섭계)의 회로도이고, 도 9는 도 8의 회로도의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.

본 시뮬레이션에서, RF 신호들이 변환된 광신호들은 개별 안테나로 수신된 순서에 따라 Cell 4(#4)부터 Cell 1(#1)으로 순차적으로 분배되었으며, 기타 조건은 다음과 같다.

- 입사 각도(RF 신호): 60˚

- 시간 지연값: 97.97ps

시간 지연값은 #4 및 #1에 각각 도착하는 RF 신호의 시간 차이를 계산한 값으로, 아래의 식을 통해 도출되었다.

(d: 개별 안테나 사이 거리)

도 7 및 도 9를 참조하면, 최초로 시간 지연 소자(131) 및 가변 광감쇠기(132)를 거쳤을 때에는 채널 별로 광 세기가 상이하였으나(1 내지 4), 최종적으로는 하나로 결합되는 것을 확인할 수 있다(11 및 12 이후). 또한, 복수의 광신호가 하나로 합쳐진 이후 광세기가 줄어드는 것은 실리콘 기반 반도체에서 외부 광섬유로 광이 전달됨에 따라 광손실이 발생하기 때문이다.

이상에서는, 4개 채널로 구성된 광빔포밍장치(100)를 예로 들었으나, 16개 이하의 다른 수의 채널(예를 들어, 2개 채널 또는 8개 채널)로 구현되는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 광빔포밍장치는 위상배열 안테나를 구성하는 개별 안테나로 송수신되는 RF 신호들을 광신호들로 변환하여 시간 지연값 및 광손실값을 보상함으로써 광빔포밍의 정확도를 향상(수신단에 구비된 경우, RF 신호의 정확한 입사 각도 예측이 가능함) 시킬 수 있다.

또한, 실리콘 반도체를 기반으로 하여 회로의 집적화가 가능하고, 가변 광감쇠기로 방향성 결합기를 사용하는 경우 광신호의 위상을 보상하기 위한 별도의 위상 보상 소자를 구비할 필요 없이 광신호들을 단일 신호로 결합할 수 있어 회로를 보다 콤팩트하게 구성할 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선되어 실시될 수 있다.

100: 광빔포밍장치
110: 스플리터
120: 전-광 변조기
130: 광빔조향 네트워크
131: 시간 지연 소자
132: 가변 광감쇠기
140: 광-전 검출기
150: 광도파로

Claims (10)

1. 2 이상의 개별 안테나로 구성된 위상배열 안테나로 송수신되는 RF 신호들을 처리하는 광빔포밍장치에 있어서,
   광원으로부터 발생되는 광을 균등한 세기의 복수의 광으로 분배하는 스플리터;
   상기 개별 안테나들로부터 송신되거나 상기 개별 안테나들로 수신 되는 RF 신호들을 복수 채널의 광신호들로 변환하는 전-광 변조기;
   상기 복수 채널의 광신호들의 시간 지연값을 상기 개별 안테나들 별로 보상하는 시간 지연 소자 및 상기 시간 지연값 보상에 따른 상기 광신호들의 광손실값을 보상하는 가변 광감쇠기를 포함하는 광빔포밍 네트워크;
   상기 광신호들을 RF 신호로 변환하는 광-전 검출기; 및
   상기 광신호들이 통과하는 광도파로를 포함하고,
   상기 가변 광감쇠기는 방향성 결합기이며, 상기 광신호들의 위상을 90도 변환시키는 것을 특징으로 하는, 광빔포밍장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전-광 변조기들과 상기 개별 안테나들은 동일한 수로 구비되는 것을 특징으로 하는, 광빔포밍장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 시간 지연 소자는 링 공진기이며, 상기 광신호가 링 내부에서 머무르는 시간을 조절하여, 상기 광신호의 시간 지연값을 보상하는 것을 특징으로 하는, 광빔포밍장치.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서,
   상기 링 공진기는, 상기 방향성 결합기의 결합계수(k) 값에 의해 시간 지연 값을 보상하는 것을 특징으로 하는, 광빔포밍장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 가변 광감쇠기는, 상기 광신호들의 광세기가 미리 설정된 범위를 만족하도록 상기 광신호들의 광손실값을 보상하는 것을 특징으로 하는, 광빔포밍장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 가변 광감쇠기는, 상기 가변 광감쇠기를 통과하는 상기 광신호들의 광세기를 조절하도록 상기 광도파로 상에 히터 또는 PN접합 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광빔포밍장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 시간 지연 소자 및 상기 가변 광감쇠기는 상기 광도파로 상에 각각 구비되며, 선택적으로 작동하는 것을 특징으로 하는, 광빔포밍장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 위상배열 안테나로 수신되는 RF 신호들을 처리하는 경우, 상기 광빔포밍 네트워크는 상기 광신호들을 결합하여 단일 광신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 광빔포밍장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 위상배열 안테나로부터 송신되는 RF 신호들을 처리하는 경우, 상기 광빔포밍 네트워크는 단일 광신호를 상기 복수 채널의 광신호들로 분기하는 것을 특징으로 하는, 광빔포밍장치.

Images