DE10208712A1

DE10208712A1 - Phasengesteuerte Antennengruppe mit einer verstärkungsgeschalteten Multi-Mode-Fabry-Perot-Laserdiode und einer Faser hoher Dispersion

Info

Publication number: DE10208712A1
Application number: DE10208712A
Authority: DE
Inventors: Yong-Tak Lee; Jung-Hye Chae
Original assignee: Gwangju Institute of Science and Technology
Current assignee: Gwangju Institute of Science and Technology
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-06-26
Also published as: US20030080899A1; JP2003152421A; KR20030035215A; US6661377B2; KR100459924B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine phasengesteuerte Antennengruppe, welche eine verstärkungsgeschaltete Multimode-Fabry-Perot-Laserdiode (FP-LD) und eine Faser hoher Dispersion einsetzt. Insbesondere behandelt die Erfindung Techniken, welche kompakte und kostengünstige Systemumsetzungen für phasengesteuerte Antennengruppen, welche eine optische Steuerung einsetzen und ebenfalls eine kontinuierliche Zeitverzögerung für jede Antenne in der Gruppe zum Hervorrufen von Phasendifferenzen, erlaubt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Phasengesteuerte Antennengruppe, welche eine verstärkungsgeschaltete Multimode- Fabry-Perot-Laserdiode (FP-LD) und eine Faser hoher Dispersion einsetzt. Die Erfindung behandelt insbesondere die Techniken, die eine kompakte und kostengünstige Systemumsetzung für eine Phasengesteuerte Antennengruppe durch Anwenden einer optischen Steuerung erlauben und ebenfalls eine kontinuierliche Zeitverzögerung für jede Antenne in der Gruppe zum Hervorrufen von Phasendifferenzen erlaubt.

Beschreibung des Standes der Technik

Eine elektrisch steuerbare Phasengesteuerte Antennengruppe zieht große Aufmerksamkeit bei Anwendungen wie der Mikrowellen-Nachrichtenübertragung und Radarsystemen auf sich. Praktische Anwendungen jedoch sind sehr begrenzt, weil Echtzeitverzögerungssysteme zum Hervorrufen von Phasendifferenzen zwischen Antennen zu kompliziert ist.
Auf der anderen Seite weisen optische phasengesteuerte Antennengruppen viele Vorteile auf, wie etwa die Fähigkeit zum einfachen Hervorrufen von Zeitverzögerungen, Sicherheit gegen elektromagnetische Beeinflussung (EMI), Effizienz des Bandbreiteeinsatzes und die Fähigkeit leichte und kompakte Systeme zu produzieren, da sie faserbasierte optische Systeme einsetzen.
Fig. 1 zeigt ein Strukturdiagramm einer herkömmlichen phasengesteuerten Antennengruppe, welche ein optisches Fasergitter als Zeitverzögerungsleitung nutzt und einen Laser (100) einstellbarer Wellenlänge, einen externen Modulator (110), einen 3 dB-Koppler (120a, 120b, 120c, 120d), ein optisches Fasergitter (130a, 130b, 130c, 130d), einen Photodetektor (140a, 140b, 140c, 140d), einen Verstärker (150a, 150b, 150c, 150d) und eine Antenne (160a, 160b, 160c, 160d) aufweist.
In Fig. 1 wird optische Leistung vom Laser (100) einstellbarer Wellenlänge durch einen externen Modulator (110) moduliert, welcher den elektrooptischen Effekt nutzt, der durch RF (Radiofrequenz)-Signale verursacht wird, welche zur Antenne übertragen werden. Die modulierte Leistung wird dann in die Verzögerungsleitung des optischen Fasergitters (130a, 130b, 130c, 130d) durch einen 3 dB-Koppler (120a, 120b, 120c, 120d) eingebracht.
Hier treten wellenlängenabhängige Zeitverzögerungen aufgrund der unterschiedlichen Reflektionszeiten für unterschiedliche Laserwellenlängen auf. Das Lichtsignal wird dann in den Photodetektor (140a, 140b, 140c, 140d) durch einen 3 dB-Koppler (120a, 120b, 120c, 120d) eingebracht, wo es photoelektrisch (optisch zu elektrisch: O/E) in ein RF-Signal umgewandelt wird und in jedes der Antennenelemente (160a, 160b, 160c, 160d) eingebracht wird.
Die Größe der Zeitverzögerung jedoch ist in der oben genannten Anordnung abhängig vom Rastermaß des Fasergitters. Der Vorteil, den diese Vorgehensweise, ein optisches Fasergitter einsetzend, bietet, besteht darin, daß es nur eine einzige Lichtquelle und eine kurze Länge einer optischen Faser benötigt. Es weist jedoch den Nachteil auf, daß die Strahlstellung einer phasengesteuerten Antennenanordnung nicht kontinuierlich ist.
Fig. 2 zeigt eine herkömmliche phasengesteuerte Antennengruppe, welche optische Fasern hoher Dispersion benutzt und einen Laser (200a, 200b, 200c, 200d) einstellbarer Wellenlänge, einen externen Modulator (210a, 210b, 210c, 210d), einen Photodetektor (220a, 220b, 220c, 220d), einen Verstärker (230a, 230b, 230c, 230d), eine Antenne (240a, 240b, 240c, 240d), ein Lasersteuerungssignal (250a, 250b, 250c, 250d), eine Mikrosignalquelle (260a, 260b, 260c, 260d) und eine Faser hoher Dispersion (270a, 270b, 270c, 270d) aufweist.
In Fig. 2 nutzt das System die Tatsache, daß eine optische Faser eine wellenlängenabhängige Ausbreitungseigenschaft aufweist. In diesem System wird optische Leistung des Lasers (200a, 200b, 200c, 200d) einstellbarer Wellenlänge durch einen externen Modulator (210a, 210b, 210c, 210d), ein RF-Signal einsetzend, moduliert, wo es durch eine Faser (270a, 270b, 270c, 270d) hoher Dispersion läuft und dann ein phasenverschobenes RF-Signal durch den Photodetektor (220a, 220b, 220c, 220d) erzielt wird.
Die Zeitverzögerung, welche im oben genannten System erzielt wird, ist abhängig von der Dispersionsgröße der Faser, der Länge der Faser und dem Wellenlängenunterschied des Lasers einstellbarer Wellenlänge. Da eine Vielzahl von Lasern einstellbarer Wellenlänge und externen Modulatoren erforderlich sind, war es in diesem Fall deshalb schwierig, ein kostengünstiges System umzusetzen.
Fig. 3 zeigt eine herkömmliche auf einer dispersiven und nicht-dispersiven optischen Faser basierende, phasengesteuerte Antennengruppe mit einer einzigen Lichtquelle und einem einzigen Modulator. Das System dieser Figur weist einen Laser 300 einstellbarer Wellenlänge, einen externen Modulator (310), ein Lasersteuerungssignal (320), einen 1XN-Leistungsaufteiler (330), eine dispersive Faser (340), eine nicht-dispersive Faser (350), einen Photodetektor (360), einen optischen Verstärker (370) und eine Antenne (380) auf.
In Fig. 3 wird anstelle des Einsatzes einer Vielzahl von Lichtquellen und Modulatoren wie in Fig. 2 optische Leistung durch einen 1XN-Leistungsaufteiler (330) verteilt, und eine Zeitverzögerung wird durch Anpassen der Längen der dispersiven Faser und der nicht-dispersiven Faser in dem Faserabschnitt hoher Dispersion erzielt. Um dieses Verfahren in der Umsetzung bei praktischen Systemen einzusetzen, ist ein zusätzliches Temperaturstabilisierungssystem erforderlich, da Zeitverzögerungsunterschiede aufgrund der unterschiedlichen Temperatureigenschaft zwischen der dispersiven Faser (340) und der nichtdispersiven Faser (350) erwachsen.
Fig. 4 zeigt ein Verfahren zum Einsetzen eines herkömmlichen gezirpten Fasergitters, welches eine Rastersteuerung (400), einen Laser (410a, 410b, . . ., 410n) einstellbarer Wellenlänge, einen optischen Multiplexer (420), einen externen Modulator (430), einen Zirkulator (440), ein CFG (450), einen Wellenlängen-Demultiplexer (460), Photodetektoren (470a, 470b, . . ., 470n), Verstärker (480a, 480b, . . ., 480n), und Antennen (480a, 480b, . . ., 480n) aufweist.
Dieses System nutzt die Tatsache, daß die Reflexionsstellung im CFG (450) abhängig von der gewählten Zirp-Regel ist. Hier moduliert ein RF-Signal die Ausgangsleistung des Lasers (410a, 410b, . . ., 410n) einstellbarer Wellenlänge am externen Modulator (430), und das modulierte Signal wird dem Zirkulator (440) zugeführt.
Das Ausgangssignal des Zirkulators (440) wird in dem gezirpten Fasergitter reflektiert, welches entsprechend der Wellenlänge so ausgelegt ist, daß es eine Zeitverzögerung entsprechend des Gitterrastermaßes aufweist. Es durchläuft wieder den Zirkulator (440), dann den Photodetektor (470a, 470b, . . ., 470n), und tritt schließlich als phasenverschobenes RF-Signal aus. In dem den CFG (450) einsetzenden Zeitverzögerungspfad können Änderungen in der Verzögerungszeit ebenfalls gleichmäßig eingestellt werden, da die Gitterrasterung linear variiert. Dieses Verfahren jedoch erfordert eine Wellenlängenstabilität und Linearität des CFG (450) sowie eine Vielzahl von Lichtquellen.
Da das Verfahren aus Fig. 4 eine kürzere Faserlänge zur Zeitverzögerung im Vergleich zu dem aus Fig. 3 erfordert, benötigt es kein zusätzliches Temperaturstabilisierungssystem wie in Fig. 3. Es gibt jedoch eine praktische Einschränkung in der Umsetzung dieses Verfahrenstyps, da geeignete CFGs auf dem Markt nicht verfügbar sind.
Wie bisher erwähnt, benötigen phasengesteuerte Antennengruppensysteme, welche eine Zeitverzögerung durch Fasergitter, einen CFG oder dispersive Fasern gemäß des Standes der Technik einsetzen, im wesentlichen eine Vielzahl von Lasern einstellbarer Wellenlänge und externen Modulatoren. Im Fall nach Fig. 3 benötigt es, obwohl es eine einzelne Lichtquelle und einen einzelnen externen Modulator einsetzt, eine Mikrowellenquelle zum Modulieren über dem Mikrowellenband, in welchem die Antenne arbeitet. Infolge dessen war es schwierig, das Gesamtsystem zu niedrigen Kosten herzustellen.
Deshalb ist es notwendig, ein einfaches und kostengünstiges System für phasengesteuerte Antennengruppen im Mikrowellenband bereitzustellen, welche im zweckmäßigen Wellenbereich anwendbar sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Lösung der vorgenannten Probleme und deshalb darin, ein geeignetes, kostengünstiges, phasengesteuertes Antennengruppensystem bereitzustellen, welches keinen teuren externen Modulator und Mikrowellensignalquelle wie im Stand der Technik benötigt. Ein solches System ist in der vorliegenden Erfindung durch elektrisches Steuern der Phase einer phasengesteuerten Antennengruppe verfügbar, während man die Merkmale des optischen Systems nutzt, welches dasselbe Verfahren optisch steuerbarer phasengesteuerter Antennengruppen wie im Stand der Technik einsetzt.
Um das vorgenannte Ziel zu erreichen, besteht die vorliegende Erfindung darin, eine durch eine Zeitverzögerung charakterisierte phasengesteuerte Antennengruppe zunächst durch Erzeugen optischer Pulse durch Verstärkungsschalten einer Multimode- Fabry-Perot-Laserdiode (FP-LD) und durch Umformen der Pulse in optische Pulszüge mit variierten Wellenlängen, eine Modenaufteilung durch Fasern hoher Dispersion einsetzend, dann durch Verteilen der Signale durch Leistungsaufteiler und Durchlaufenlassen durch jede Faser unterschiedlicher Länge zur Verursachung einer Zeitverzögerung bereitzustellen.
Die oben genannten und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, welche einen Teil dieser Offenbarung bilden, klarer verständlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Anordnungsdiagramm einer herkömmlichen phasengesteuerten Antennengruppe, welche ein optisches Fasergitter einsetzt.
Fig. 2 ist ein Anordnungsdiagramm einer herkömmlichen phasengesteuerten Antennengruppe, welche eine optische Faser hoher Dispersion einsetzt.
Fig. 3 ist ein Anordnungsdiagramm einer herkömmlichen phasengesteuerten Antennengruppe, welche eine dispersive und nichtdispersive Faser mit einer einzelnen Lichtquelle und einem einzelnen Modulator einsetzt.
Fig. 4 ist ein Anordnungsdiagramm einer herkömmlichen phasengesteuerten Antennengruppe, welche ein gechirptes Fasergitter einsetzt.
Fig. 5 ist ein Anordnungsdiagramm einer phasengesteuerten Antennengruppe, welche eine verstärkungsgeschaltete Multimode- Fabry-Perot-Laserdiode (FP-LD) und eine Faser hoher Dispersion gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzt.
Fig. 6 ist ein Anordnungsdiagramm des Verstärkungsschaltens der Multimode-FP-LD.
Fig. 7 bezeichnet einen verstärkungsgeschalteten optischen Pulszug und einen modengetrennten optischen Multimode Pulszug, welcher eine Faser hoher Dispersion durchlaufen hat.
Fig. 8 ist ein Graph, welcher die optische Intensität und Phasenverschiebung des optischen Multimode-Pulszuges darstellt.
Fig. 9a und 9b sind Schaubilder, welche die relative Phasenverschiebung an jeder Antenne aufgrund der verstärkungsgeschalteten Frequenzanpassung darstellen.
Fig. 10 ist ein Graph, welcher die relative Phasenverschiebung von Antennen aufgrund der verstärkungsgeschalteten Frequenzanpassung zeigt.
Fig. 11 zeigt Graphen verschiedener Formen, welche Ausführungsformen von Strahlenmustern einer phasengesteuerten Antennengruppe aufgrund der Phasendifferenz in einer wirklichen Antennengruppe darstellt.
Fig. 12 ist ein Graph, welcher den Wechsel der Strahlrichtung entsprechend dem Wechsel der modulierten Frequenz der Verstärkungsschaltung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im nachfolgenden wird die Anordnung und der Betrieb der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung eingehend mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben.
Fig. 5 ist ein Anordnungsdiagramm einer phasengesteuerten Antennengruppe, welche eine verstärkungsgeschaltete Multimode- Fabry-Perot-Laserdiode (FP-LD) und eine Faser hoher Dispersion gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzt.
Wie in Fig. 5 gezeigt, weist das System folgendes auf: eine Multimode-FP-LD (500) zum Erzeugen optischer Pulse durch Verstärkungsschalten; eine Faser (520) hoher Dispersion zum Durchlaufenlassen der optischen Pulse, welche im vorigen Schritt erzeugt wurden, und zum Erzeugen von Mikrowellensignalen durch Aufspalten der Moden der Multimode-FP-LD (500); einen Leistungsaufteiler (530) zum Verteilen des optischen Signals auf eine Anzahl von gruppierten Antennen zum Senden des modenaufgeteilten optischen Pulszuges an die Antennengruppe; Zeitverzögerungsleitungen (550a, 550b, 550c, . . ., 550n) zum Hervorrufen einer Phasendifferenz aufgrund der unterschiedlichen Zeitverzögerung beim Durchlaufen der aufgeteilten optischen Pulse durch eine nicht-dispersive Faser (540a, 540b, 540c, . . ., 540n), welche jeweils unterschiedliche Längen aufweisen; Photodetektoren (560a, 560b, 560c, . . ., 560n) zum photoelektrischen Umwandeln des optischen Pulses, welcher die Phasendifferenz aufweist; optischer Verstärker (570a, 570b, 570c, . . ., 570n) zum Verstärken der photoelektrisch umgewandelten optischen Pulse und einer Antennengruppe (580a, 580b, 580c, . . ., 580n) zum Übertragen der verstärkten optischen Pulse.
Wenn hier eine Phasendifferenz in der Gruppe entfernt werden soll, mit anderen Worten zum Positionieren des Antennenstrahls im Zentrum der Gruppe, sollte jede Verzögerungszeit für die Zeitverzögerungsleitungen (550a, 550b, 550c, . . ., 550n) in der Gruppe gemacht werden, um der Verstärkungsschaltfrequenz zu entsprechen. Die Verstärkungsschaltfrequenz wird ebenfalls eingesetzt, um die Richtung des Ausgangsstrahls der Antennengruppe zu steuern, welches das Gleiche ist, wie das Steuern der Phasendifferenz zwischen Antennen der Gruppe.
Fig. 5 setzt dasselbe Verzögerungszeitverfahren wie in Fig. 4 jedoch durch Ersetzen des Lasers einstellbarer Wellenlänge und des optischen Modulators nach Fig. 4 ein, welcher zum Erzeugen von Wellensignalen, welche die Antenne überträgt, eingesetzt ist, und mit der Multimode-FP-LD-Umsetzung ist ein kostengünstiges und kompaktes System möglich.
Die verstärkungsgeschaltete Multimode-FP-LD (600) ist hier in Fig. 6 dargestellt.
Das verstärkungsschaltende System nach Fig. 6 weist eine Stromquelle (610), eine Mikrowellensignalquelle (620), ein Bias-T (630), einen thermoelektrischen Kühler (TEC) (640), einen Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA) (650), einen Photodetektor (660) und ein Oszilloskop (670) auf.
Ein Halbleiterlaser kann nicht nur eine Lichtquelle mit einem Wellenlängenband von 0,7 µm bis 1,6 µm, abhängig vom gewählten Verstärkermaterial, bereitstellen, sondern im Fall einer Multimode-FP-LD (600) ebenfalls eine Raumaufteilungsanpassung durch Anpassen der Resonanzlänge des Lasers bereitstellen.
Deshalb stellt er die Lichtquelle bereit, welche fast die gesamte oben genannte Bandbreite abdeckt. Und die verstärkungsschaltende Multimode-FP-LD (600) erzeugt optische Pulslängen von 20 ps bis 30 ps. Verstärkungsschalten wird durch geeignetes Einstellen eines Injektionsstromes erzielt, um nur den ersten Puls der Relaxationsschwingung, welcher bei der Anfangsstufe des Halbleiterlaserbetriebs erzeugt wird, auszugeben.
Wie in Fig. 6 dargestellt, wenn eine Vorspannung von der Stromquelle (610) in die Multimode-FP-LD (600) mit einem Pegel gerade unter dem Schwellenstrom entlang mit dem Signal der Mikrowellenquelle (620) injiziert wird, kann die Pulsweite entsprechend des Vorspannungspegels und der Amplitude einer Sinuswelle variiert werden. Deshalb können die optimalen Bedingungen für den Vorspannungspegel und die injizierte Sinuswellenamplitude für eine minimale Pulsweite durch geeignetes Anpassen dieser Parameter bestimmt werden. Der resultierende optische Puls wird dann durch den Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA) (650) verstärkt.
Der verstärkte optische Leistungspuls durchläuft bei dieser Stufe eine Faser (520) hoher Dispersion, wo eine Modenaufteilung jeder Mode der Multimode-FP-LD (500) erzielt wird. Bei dieser Stufe ist es notwendig, eine Faser (520) mit hoher Dispersion und mit einem großen Wert negativer Dispersion über der angelegten Wellenlänge einzusetzen.
Um das rot verschobene Frequenzchirping auszugleichen, das ein verstärkungsgeschalteter Halbleiterlaser aufweist, wird eine Faser hoher Dispersion mit negativem Dispersionswert eingesetzt. Mit dem Einsatz dieser Faser wird eine Modenaufteilung über der Zeit sowie eine Pulsverdichtung erzielt. Wenn eine Faser mit großer positiver Dispersion eingesetzt wird, tritt eine Pulsdehnung entlang mit einer Modenaufteilung auf, welches die Modenaufteilung nicht so klar macht. Im Falle des Messens chromatischer Dispersion um die Wellenlänge von 1,55 µm z. B. wird eine dispersionskompensierende Faser (DCF) als Faser (520) hoher Dispersion eingesetzt.
Die Rolle der Faser (520) hoher Dispersion besteht darin, Mikrowellen für eine Antennenübertragung zu erzeugen, so daß durch Anpassen der Länge der Faser (520) hoher Dispersion gewünschte Mikrowellensignale erzielt werden können. Deshalb wird die Länge der Faser hoher Dispersion entsprechend der Frequenz, welche von der Antenne übertragen wird, gewählt.
Fig. 7 ist ein Diagramm, welches den Prozeß der Erzeugung eines optischen Multimode-Pulszuges im Zeitbereich darstellt.
In Fig. 7 stellt DHDF die chromatische Dispersion einer Faser hoher Dispersion dar, LHDF stellt die Länge einer Faser hoher Dispersion dar, und Δλ stellt jeweils die Moden-Rasterung der Multimode-FP-LD dar.
Fig. 8 zeigt eine optische Intensität und eine Phasenverschiebung des optischen Multimode-Pulszuges, welcher durch das vorgenannte Verfahren erzeugt wurde, wo die Moden-Rasterung der FP-LD 1,1 nm beträgt, die Mittenfrequenz bei 1,55 µm liegt und eine 1 km lange DCF eine chromatische Dispersion von -95 ps/nm/km bei 1,55 µm aufweist, welche als Faser hoher Dispersion eingesetzt ist.
Ein optischer Pulszug jeder Wellenlänge, die durch die Faser (520) hoher Dispersion getrennt wurde, in Fig. 5 dargestellt, wird durch einen Leistungsaufteiler (530) verteilt und dann durch eine nicht-dispersive Faser (540a, 540b, 540c, . . ., 540n) zum Erzeugen einer Zeitverzögerung durch optische Verzögerungsleitungen, welche eine Phasendifferenz zwischen Antennen erzeugen, durchgeleitet.
Hier sollte die Verzögerungszeit hervorrufende, nichtdispersive Faser (540a, 540b, 540c, . . ., 540n) eine Zeitverzögerung bringen, ohne die Modenaufteilung zu beeinflussen. Deshalb sollten Fasern eingesetzt werden, die nahezu keine Dispersion aufweisen. Geeignet für den Fall einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 1,55 µm ist z. B. eine dispersionsverschobene Faser (DSF).
Zeitverzögerungsinduzierte Phasendifferenzen, welche den Photodetektor (560a, 560b, 560c, . . ., 560n) erreichen, welcher mit jeder Antenne verbunden ist, wird durch die Länge der nicht-dispersiven Faser (540a, 540b, 540c, . . ., 540n) bestimmt. Die Zeitverzögerung hier ist gegeben durch die Größe entsprechend der Wiederholrate des Verstärkungsschaltens, wie in Fig. 9a dargestellt. Folglich ist die Phase in der gesamten Gruppe mit der fixen Zeitverzögerung die gleiche bei der oben genannten Verstärkungsschaltfrequenz.
Wie in Fig. 9b dargestellt, wird die Phasenverschiebung durch Anpassen der Verstärkungsschaltfrequenz erzielt. Mit anderen Worten wird die Phase wie in Fig. 9b verschoben, wenn die Frequenz der Signalquelle von der oben genannten Anfangsverstärkungsschaltfrequenz versetzt ist, da jede Länge der nichtdispersiven Faser (540a, 540b, 540c, . . ., 540n) in der Gruppe auf die vorige Verstärkungsschaltfrequenz gesetzt wird.
Fig. 10 zeigt die Phasendifferenz in jeder Gruppe, welche gemäß der Verstärkungsschaltfrequenz, wie oben beschrieben, erzeugt wird.
Fig. 11 zeigt Ausführungsbeispiele verschiedener Strahlmuster von wirklichen phasengesteuerten Antennengruppen, welche durch Phasendifferenz, wie oben beschrieben, erzeugt wurden.
In dieser Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen den Antennen 1,5 cm und die Phasenverschiebung eines 10 GHz Mikrowellensignals durch Verstärkungsschalt- Frequenzverschiebungsversatz, die 1 km lange Faser hohe Dispersion, wie in der vorigen Ausführungsform einsetzend, weist eine veränderte Richtung der Strahlmuster in wirklichen phasengesteuerten Antennengruppen auf.
Fig. 12 ist ein Graph, welcher den Wechsel der Strahlrichtung gemäß der modulierten Frequenzveränderung zum Verstärkungsschalten darstellt.
Wie oben beschrieben, weisen phasengesteuerte Antennengruppen, welche die verstärkungsgeschaltete Multimode-FP-LD und die Faser hoher Dispersion gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzen, die folgenden vorteilhaften Merkmale auf.
Erstens kann ein kostengünstiges System erzielt werden, da es verstärkungsgeschaltete Multimode-FP-LD und hochdispersive Fasern einsetzt, anstatt Laser einstellbarer Wellenlänge und optische Modulatoren eines herkömmlichen phasengesteuerten Antennengruppensystems einzusetzen.
Zweitens ist eine kontinuierliche Strahlanpassung aufgrund der kontinuierlichen Phasenvariation im Gegensatz zu dem üblichen optischen Fasergitterfall verfügbar.
Drittens ist die Erzeugung sehr stabiler Mikrowellensignale möglich, da die Modenaufteilung nach dem Durchlaufen der verstärkungsgeschalteten FP-LD, und dem Signal durch die Faser hoher Dispersion nur abhängig von den Dispersionseigenschaften der Faser ist.
Viertens ist das Phasenverschieben sehr schnell im Vergleich mit dem Fall des direkten Ladens der Mikrowellen auf einen externen Modulator gemäß dem Stand der Technik, da die vorliegende Erfindung optische Pulszüge in Phasenanpassung durch die Verstärkungsschaltfrequenz wie in Fig. 8 einsetzt. Deshalb ist die einstellbare Breite der Verstärkungsschaltfrequenz sehr schmal für das Verschieben der Phasen. Mit anderen Worten ist die Phasenverschiebung in der Antenne relativ groß bei einer sehr kleinen Frequenzveränderung.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben und verdeutlicht wurde, ist für den Fachmann ersichtlich, daß verschiedene Modifikationen und Veränderungen gemacht werden können, ohne die Idee der vorliegenden Erfindung, wie sie in dieser Beschreibung dargelegt wurde, zu verlassen.

Claims

1. Phasengesteuerte Antennengruppe, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes aufweist:
eine Multimode-Fabry-Perot-Laserdiode, welche optische Pulse durch Verstärkungsschalten erzeugt,
eine Faser hoher Dispersion, in welcher die vorher erwähnten optischen Pulse geführt werden und Mikrowellensignale durch Separieren jeder Mode der vorher erwähnten Multimode- Fabry-Perot-Laserdiode erzeugt,
eine Leistungsaufteilungsverteilung der vorher erwähnten modenseparierten, optischen Pulszüge auf eine Anzahl von Antennen in der Gruppe, um das Pulssignal an die Antennengruppe zu senden,
eine Zeitverzögerungsleitung, welche jeweils eine Phasendifferenz für unterschiedliche Zeitverzögerungen durch Durchlaufenlassen der vorher erwähnten verteilten optischen Pulse durch verschiedene Längen einer jeweils nicht-dispersiven Faser verursacht,
einen Photodetektor, welcher photoelektrisch die vorher erwähnten optischen Pulse, welche eine Phasendifferenz aufweisen, umwandeln,
einen optischen Verstärker, welcher die vorher erwähnten photoelektrisch umgewandelten optischen Impulse verstärkt, und
eine Antennengruppe, welche die vorher erwähnten verstärkten optischen Pulse überträgt.

2. Phasengesteuerte Antennengruppe nach Anspruch 1, wobei die Frequenz des vorher erwähnten Mikrowellensignals durch Anpassen der Längen der vorher erwähnten Faser hoher Dispersion und durch Resonanzmodenrasterung der vorher erwähnten Multimode- Fabry-Perot-Laserdiode eingestellt wird.

3. Phasengesteuerte Antennengruppe nach Anspruch 1, wobei die vorher erwähnte Multimode-Fabry-Perot-Laserdiode als Lichtquelle anstelle eines Lasers einstellbarer Wellenlänge und eines optischen Modulators zum Erzeugen eines Mikrowellensignals eingesetzt ist.

4. Phasengesteuerte Antennengruppe nach Anspruch 1, wobei jede Zeitverzögerung der vorher erwähnten Zeitverzögerungsleitung so erzeugt wird, daß die Zeitverzögerung zwischen den angeordneten Antennen der Verstärkungsschaltfrequenz entspricht.

5. Phasengesteuerte Antennengruppe nach Anspruch 1, wobei die vorher genannte Phasendifferenz zwischen den angeordneten Antennen durch Verändern der Verstärkungsschaltfrequenz angepaßt wird.