RU1804672C

RU1804672C - Управл емый волоконно-оптический СВЧ-фазовращатель

Info

Publication number: RU1804672C
Application number: SU904788075A
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Блискавицкий
Original assignee: Московский институт радиотехники, электроники и автоматики
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1993-03-23

Abstract

Применение: радиотехника, в частности фазированные антенные решетки, радиолокаци и радиосв зь. Сущность: аналоговый волоконно-оптический СВ.Ч-фазовращатель содержит волоконно-оптическую линию задержки 1 и управл емый напр жением эле- MeHf 2. К входу волоконно-оптической линий задержки 1. последовательно подключены управл емый напр жением элемент 2 и первый выход волоконно-оптического У- разветвител 3, к выходу волоконно-оптической линии задержки Т подключен первый, вход волоконно-оптического Y-сумматора 4, второй вход которого подключен к второму выходу волоконно-оптического Y-разветви- тел 3, а управл емый напр жением элемент , выполнен, например, в виде оптического усилител или оптического аттенюатора . 1 ил. С В

Description

Изобретение относитс к радиотехнике , в частности к фазированным антенным решеткам (ФАР), используемым в радиолокации и радиосв зи.

Цель изобретени - снижение управл ющих напр жений путем увеличени крутизны зависимости фазового сдвига от управл ющего напр жени при одновременном уменьшении массы и габаритов.

На чертеже показан общий вид фазов- ращател .

Управл емый волоконно-оптический СВЧ-фазовращатель содержит вход 1 и выход 2 оптического сигнала, модулированного СВЧ-сигналом, волоконно-оптическую линию задержки 3 и модул тор света 4, подключенный к электронному блоку управлени 5, волоконно-оптический Y-разветвитель 6 и волоконно-оптический У-сумматор7, причем к входу волоконно-оптической линии задержки 3 последовательно подключены модул тор света 4 и первый выход волоконно-оптического Y-разветви- тел 6, к выходу волоконно-оптической линии задержки 3 подключен первый вход волоконно-оптического Y-сумматора 7, второй вход которого подключен к второму выходу волоконно-оптического Y-разветвител 6. Причем модул тор света выполнен амплитудным, например, в виде оптического усилител или оптического аттенюатора , при этом вход 1 оптического сигнала подключен к входу Y-разветвител б, а выход 2 - к выходу Y-сумматора 7.

Действие оптических аттенюаторов может быть основано как на механическом воздействии на волоконный световод или механическом перемещении элементов аттенюатора , так и изменении оптического сигнала в результате электрооптического, магнитооптического, электрохромного и других оптических эффектах. Например, при установке между коллимирующим и фокусирующим элементами пол ризатора, жидкокристаллической чейки и анализатора легко обеспечиваетс регулировка ослаблени оптического сигнала с помощью напр жени в единицы вольт, прикладываемого к электродам жидкокристаллической чейки.

Оптический усилитель на основе лазерного диода, работающего в предпороговом режиме, помимо сверхминиатюрности обладает малым управл ющим напр жением (сотни милливольт) в св зи с тем, что его коэффициент усилени сильно зависит от тока накачки (дес тки миллиампер), а сопротивление лазерного диода составл ет 5-20 Ом.

СВЧ-фазовращатель работает следующим образом. На вход 1 оптического сигнала подаетс промодулированное по интенсивности СВЧ-сигналом оптическое

излучение. Если оптическое излучение не- когерентно, то интенсивность входного сигнала можно записать в виде lex(t) l(1+m cos wt), где I - амплитуда интенсивности оптического излучени , о) - частота СВЧ-огибающей , t - врем , m - глубина модул ции. Далее оптическое излучение, разветвл сь, проходит в одном канале амплитудный модул тор света 4, в результате чего измен етс его интенсивность, . и

волоконно-оптическую линию задержки 3, поступа далее на первый вход волоконно- оптического Y-сумматора 7, а в другом канале оно непосредственно поступает на второй вход Y-сумматора 7. При этом на

выходе 2 переменна составл юща опти- ческого сигнала

вых (t) 0,5ml{ а +а К2 + 2 а 1 «2

KCOS U){t32-t3l)}1/2 -COS(Ot + /У о

sin ft) 131 + 77 К sin (t) 132 + arctg ------ЈЛ------ц,)

COS G)t 31 + Јp К COS 32

где К - коэффициент передачи по мощности амплитудного модул тора,

tat, t32 - врем распространени сигнала отточки разветвлени до точки суммировани соответственно по первому и второму пут м, «1 ,«2 - коэффициент потерь оптической мощности на соответствующем пути. Из выражени (1) видно, что фаза огибающей интенсивности оптического иэлучени на выходе фазовращател зависит от коэффициента передачи по мощности К модул тора света.

45

Если wtsisO, 0)132 2 .«1-«2 0;

то

0,5m a IП+ К2 cos( шt + arct gK).

(2)

Если в качестве амплитудного модул тора света используетс оптический аттенюатор (), то фаза сигнала может измен тьс , согласно выражению (2), непрерывно от 0 до ж /4, а если используетс оптический усилитель () - то от 0 до /2. При детектировании огибающей на приемном конце волоконно-оптического канала , в который включён ,СВЧ-фазовраща- тель, будет выдел тьс СВЧ-сигнал с

требуемым фазовым сдвигом. Если коэффициент передачи оптической мощности управл емого напр жением аттенюатора или оптического усилител пр мо пропорционален управл ющему напр жению U, то, со- гласно выражению (2), необходима величина управл емого напр жени U К tg p, (р- требуемый фазовый сдвиг.

Пример. Рассмотрим управл емый волоконно-оптический СВЧ-фазовращатель при рабочей частоте СВЧ-сигнала f 500 МГц. Требуема длина линии задержки 3 вычисл етс по формуле I И + г - 1з, где г -длина второго пути после оптического раз- ветвител , з - длина оптического канала модул тора света, И c/4fn (с - скорость света в вакууме, п - показатель преломлени сердцевины волоконного световода), при п 1,5И 10см. При столь малой длине волоконно-оптической линии задержки дис- Перси сигнала в световоде не играет суще- ственной роли, поэтому могут использоватьс стандартные многомодо- вые волоконно-оптические компоненты. В .качестве амплитудного модул тора света может использоватьс оптический аттенюатор с модулирующей средой на основе не- матического жидкого кристалла, чувствительность которого относитс к области спектра 0,4-1,1 мкм. Управл ющее напр жение от 0 до -12 В соответствует 100%- ной глубине амплитудной модул ции. Тогда, в соответствии с выражением (2),без приложени напр жени вых 0,5 a mlcos ft)t, а при приложении напр жени -12 В

,5 лГ2а mfcos(o t+ ).

Таким образом, средн крутизна зависимости фазового сдвига СВЧ-огибающей от управл ющего напр жени

с Aff йMJ 4 U max 3,7°/В,

что приблизительно на три пор дка лучше, чем у прототипа.

Claims

Формула изобретени Управл емый волоконно-оптический СВЧ-фазовращатель, содержащий вход и выход оптического сигнала, модулированного СВЧ-сигналом, волоконно-оптическую линию задержки и модул тор света, подключенный к электронному блоку управлени , отличающийс тем, что, с целью снижени управл ющих напр жений путем увеличени крутизны зависимости фазового сдвига от управл ющего напр жени при одновременном уменьшении массы и габаритов , он дополнительно содержит волокон- но-оптический Y-разветвитель и волоконно-оптический У-сумматор, причем вход волоконно-оптической линии задержки подключен через модул тор света к первому выходу волоконно-оптического Y-разветвител , к выходу волоконно-оптической линии задержки подключен первый вход волоконно-оптического У-сумматора. второй вход которого подключен к второму выходу волоконно-оптического У-разветви- тел , причем модул тор света выполнен амплитудным , при этом вход оптического сигнала подключен к входу У-разветвител , а выход оптического сигнала подключен к выходу У-сумматора.