Численное моделирование системы формирования диаграммы направленности антенны на основе параллельных микроволновых генераторов с переменной линейной частотной модуляцией

Chen Dalei, Xiang Peng, Wang Rong, Pu Tao, Zhao Jiyong, Zhang Yipeng

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Dalei Chen, Peng Xiang, Rong Wang, Tao Pu, Jiyong Zhao, and Yipeng Zhang Beamforming system based on paralleled variable chirped microwave signal generators (Численное моделирование системы формирования диаграммы направленности антенны на основе параллельных микроволновых генераторов с переменной линейной частотной модуляцией) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 6. С. 37–43.

Dalei Chen, Peng Xiang, Rong Wang, Tao Pu, Jiyong Zhao, and Yipeng Zhang Beamforming system based on paralleled variable chirped microwave signal generators (Численное моделирование системы формирования диаграммы направленности антенны на основе параллельных микроволновых генераторов с переменной линейной частотной модуляцией) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 6. P. 37–43.

Ссылка на англоязычную версию:

Dalei Chen, Peng Xiang, Rong Wang, Tao Pu, Jiyong Zhao, and Yipeng Zhang, "Beamforming system based on paralleled variable chirped microwave signal generators," Journal of Optical Technology. 84(6), 390-394 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000390

Аннотация:

Оптоэлектронные технологии управления диаграммой направленности антенн привлекают в последнее время значительный исследовательский интерес вследствие их уникальных преимуществ применительно к созданию фазированных антенных решёток. Предложена новая схема оптически управляемой системы формирования диаграммы направленности, основанная на использовании массива микроволновых генераторов чирпированных импульсов. Предлагается сформировать массив оптических линий задержки, образующих для микроволновой огибающей сигнала фильтр с квадратичным фазовым откликом. Чирпированный микроволновый сигнал, направляемый далее на элементы фазированной антенной решётки, генерируется путём обработки набора свободных от чирпа оптических импульсов с гауссовским временным профилем, причём относительная временная задержка и величина линейной частотной модуляции микроволновых импульсов управляется путем изменения несущей частоты оптических сигналов, проходящих через каждый из оптических каналов массива линий задержки. Таким образом, в системе реализуется оптическое управление диаграммой направленности путём комбинирования оптоэлектронной генерации микроволновых чирпированных сигналов с оптическими линиями задержки реального времени. Поскольку частотным откликом массива оптических линий задержки можно гибко управлять,генерируемый частотный профиль микроволнового сигнала можно приспособить к требованиям различных применений.
Выполнен теоретический анализ предложенной системы управления диаграммой направленности, реализуемость системы подтверждена результатами численного моделирования.

Ключевые слова:

микроволновая фотоника, управление диаграммой направленности антенны, оптическая линия задержки реального времени, микроволновый фотонный фильтр, генерация чирпированных микроволновых импульсов, фазированные антенные решётки

Благодарность:

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Национального фонда естественных наук Китая (гранты №№ 61032005, 61177065, 61174199), Национальной программы основных исследований Китая (Программа 973, грант № 2012CB315603), Фонда естественных наук провинции Цзянсу (грант № BK20140069).

Коды OCIS: 060.5625; 060.2360; 350.4010

Список источников:

1. Byung-Min Jung, Jong-Dug Shin, Boo-Gyoun Kim. Optical true time-delay for two-dimensional X-band phased array antennas // IEEE Photon. Technol. Lett. 2007. V. 19. № 12. Jun. P. 877–879.
2. Zmuda H., Soref R.A., Payson P., Johns S., Toughlian E.N. Photonic beamformer for phased array antennas using a fiber grating prism // IEEE Photon. Technol. Lett. 1997. V. 9. № 2. Feb. P. 241–243.
3. Esman R.D., Frankel M.Y., Dexter J.L., Goldbreg L., Parent M.G., Stilwell D., Cooper D.G. Fiber-optic prism true time-Delay Antenna Feed // IEEE Photon. Technol. Lett. 1993. V. 5. № 11. P. 1347–1349.
4. Zmuda H., Soref R.A., Payson P., Johns S., Toughlian E.N. Photonic beamformer for phased array antennas using a fiber grating prism // IEEE Photon. Technol. Lett. 1997. V. l.9. № 2. P. 241–243.
5. Yao Y., Yang J., Liu Y. Continuous true time-delay beamforming employing a multiwavelength tunable fiber laser source // IEEE Photon. Technol. Lett. 2002. V. 14. № 5. P. 687–689.
6. Pisco M., Campopiano S., Cutolo A., Cusano A. Continuously variable optical delay line based on a chirped fiber bragg grating // IEEE Photon. Technol. Lett. 2006. V. 18. № 24. P. 2551–2553.
7. Corral J.L., Marti J., Fuster J.M., Laming R.I. Dispersion-induced bandwidth limitation of variable true time delay lines based on linearly chirped Bragg gratings // IEEE Electronics Letters. 1998. V. 34. № 2. P. 209–211.
8. Ming Li, Li-Yang Shao, Jacques Albert, Jianping Yao. Tilted f iber Bragg grating for chirped microwave waveform generation // IEEE Photon. Technol. Lett. 2011. V. 23. № 5. P. 314–316.

9. Li M., Yao J.P. Photonic generation of continuously tunable chirped microwave waveforms based on a temporal interferometer incorporating an optically-pumped linearly-chirped fiber Bragg grating // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 2011. V. 50. № 12. P. 3531–3537.
10. Weilin Liu, Wangzhe Li, Jianping Yao. Real-time interrogation of a linearly chirped fiber Bragg grating sensor for simultaneous measurement of strain and temperature // IEEE Photon. Technol. Lett. 2011. V. 23. № 18. P. 1340–1342.
11. Xiao S., McKinney J.D., Weiner A.M. Photonic microwave arbitrary waveform generation using a virtuallyimaged phased-array direct space-to-time pulse shaper // IEEE Photon. Technol. Lett. 2004. V. 16. № 8. P. 1936–1938.
12. McKinney J.D., Leaird D.E., Weiner A.M. Millimeter-wave arbitrary waveform generation with a direct space-to-time pulse shaper // Opt. Lett. 2002. V. 27. № 15. P. 1345–1347.
13. Dai Y., Yao J.P. Nonuniformly spaced photonic microwave delay-line filters and applications // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 2010. V. 58. № 11. P. 3279–3289.
14. Dai Y. Yao, J.P. Chirped microwave pulse generation using a photonic microwave delay-line filter with a quadratic phase response // IEEE Photon. Technol. Lett. 2009. V. 21. № 9. P. 569–571.
15. Yuechun Shi, Simin Li, Lianyan Li, Renjia Guo, Tingting Zhang, Liu Rui, Weichun Li, Linlin Lu, Tang Song, Yating Zhou, Jingsi Li, Xiangfei Chen. Study of the multiwavelength DFB semiconductor laser array based on the reconstruction-equivalent-chirp technique // IEEE J. Lightw. Technol. 2013. V. 31. № 20. P. 3243–3250.