Главная > Разное > Активные фазированные антенные решетки
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

15.9. Примеры практической реализации волоконных каналов для передачи отдельных сигналов АФАР

Данный параграф посвящен первому начальному этапу использования волоконных каналов первого поколения для передачи отдельных сигналов, требующихся для работы На этом начальном этапе не затрагивалась ни структура и конструкция традиционного ни принцип управления в виде поэлементного фазирования и управления амплитудным распределением. С точки зрения практической реализации полноценной и конкурентоспособной волоконной более выигрышными, безусловно, являются результаты второго и третьего исторического этапа развития волоконных в которых и фазовращатель модуля заменяется на оптический, зачастую с большим числом дискретов управления, чем в традиционных и сам принцип поэлементного фазирования и управления усилением каждого ППМ АФАР заменяется на голографические принципы формирования нужной в оптическом процессоре.

По последним двум вариантам сегодня строится большинство волоконных и оптоэлектроиных ДОС АФАР, поэтому число публикаций, связанных с реализацией систем второго и третьего поколения, значительно больше, чем число публикаций и разработок волоконных систем первого поколения.

В одной из первых практических реализаций [10] приемо-передающей АФАР диапазона , содержащей выполненные на основе волоконная распределительная система использовалась для передачи по волокну в каждый ППМ опорного сигнала передатчика цифровых сигналов управления усилением и пятибитовым фазовращателем и а также сигналов гетеродина При этом из ППМ по волокну передавался сигнал с выхода приемника на промежуточной частоте . С этой целью к традиционному ППМ пристыкован волокопно-оптическии интерфейс, в который введены пять отдельных волокон для передачи перечисленных выше сигналов. На рис. 15.19,а,б даны структурные схемы передающей и приемной частей ППМ вместе с соответствующими блоками волоконно-оптического интерфейса каждого ППМ.

Существование рассмотренных в п. 15.8 оптических элементов с требуемыми параметрами, само по себе оказывается недостаточным для построения конкурентоспособных АФАР нового поколения с волоконной распределительной системой. Для снижения веса, стоимости, вносимых и оптических потерь блоки оптоэлектронного и электрооптического преобразования волоконных интерфейсов в схемах рис. 15.19 каждого ППМ должны быть выполнены в виде интегральных оптоэлектроиных модулей на единой подложке. Эта задача состоит из двух этапов:

- интеграции оптических элементов электрооптических и оптоэлектроиных преобразователей на единой подложке;

- объединении на единой подложке в едином технологическом цикле изготовления интегрально-оптических элементов и гибридно-интегральных схем СВЧ.

Рис. 15.19. (см. скан) Структурные схемы передающей (а) и приемной (б) частей ППМ с блоками волоконно-оптического интерфейса каждого ППМ: 1 - блок оптоэлектронного преобразования сигналов управления фазовращателем и усилителем ; 2 - блок оптоэлектронного преобразования сигналов гетеродина ; 3 - блок оптоэлектронного преобразования опорного сигнала передатчика ; 4 - блок электронноптического преобразования принятого сигнала , 5 - усилительно-фазосдвигающая ГИС СВЧ (с гетеродинировапнем в приемном канале ППМ); б - СВЧ-фазоврашатсль с пятью дискретами фазы, 7- импульсные енгналы управления TTL-формата; S - импульсное напряжение питания усилителя; 9 - синхронизатор; 10 - цифровая управляющая схема; 11 - согласующе-трансформирующая цепь. 12 - фотодиод, 13 - инжекционный лазер; 14 - смеситель 15 - оконечный усилитель

Второй этап интеграции решает поставленную задачу принципиально, но, хотя в нем и достигнуты определенные успехи [19, 20] этот этап здесь не рассмотрен, так как он связан с модификацией конструкции самого ППМ. Первый этап не затрагивает конструкции самого ППМ, этот этап и будет рассмотрен ниже. Основные направления реализации первого этана интеграции применительно к системе оптической разводки радиосигналов по элементам приемопередающей АФАР сформулированы в [10. 23, 54]. Так при разводке опорных сигналов передатчика или гетеродина по каналам с МИПД-ПМ и МИПД-ВМ необходимы следующие интегральные оптоэлектронные структуры: мощный лазер, способный непосредственно модулироваться в диапазоне 1...60 ГГц, объединенный с источником тока накачки и СВЧ-модулятором; для АФАР с большим числом излучателей необходимы несколько лазеров, интегрированных с общими источником накачки и СВЧ-модулятором; электрооптический СВЧ-модулятор с высоким КПД, большим динамическим диапазоном, низким уровнем потерь и большим порогом разрушающей оптической мощности, объединенный с интегрально-оптическим многоканальным делителем.

В настоящее время значительная часть перечисленных интегрально-оптических структур реализована экспериментально. Так в [58] описана монолитная структура, включающая инжекционный лазер и внешний полупроводниковый фазовый модулятор. В [59] инжекционный лазер объединен на одной полупроводниковой подложке с генератором на диоде Ганна, предназначенным для прямой модуляции интенсивности лазерного диода. Большое число работ посвящено монолитной интеграции инжекционного лазера и схемы его накачки на основе нескольких полевых [60-62] и биполярных [63] транзисторов. В [57] разработан и исследован интегрально-оптический монолитный блок, содержащий лазерный диод, схему его питания, два буферных усилителя, четырехканальный электронный временной мультиплексор и счетчик импульсов на единой подложке размером На сегодняшний день распределение отдельных сигналов по модулям и каналам приемопередающих ФАР и АФАР представляет собой в основном решенную задачу антенной техники, что неоднократно продемонстрировано в [3, 10, 64]. Существующая у нас в стране и за рубежом элементная база [43, 54] позволяет не только создать все необходимые компоненты, но и выполнить интеграцию оптических компонентов на единой подложке в виде волоконно-оптического интерфейса, добавляемого к каждому модулю. Дальнейшее снижение веса, габаритов, энергопотребления и расширение функциональных возможностей связано с модификацией конструкции типовых модулей АФАР, в которых на единой подложке объединяются интегрально-оптические элементы и ГИС СВЧ [19. 20], а дальнейшее улучшение характеристик АФАР (полосы пропускания, ОСШ, динамического диапазона) связывается с использованием в конструкции модулей АФАР оптических фазовращателей и волоконных линий задержки [8]

Существенно упростить саму стратегию фазирования АФАР и тем самым кардинально изменить весь облик АФАР позволит использование миниатюрных оптических процессоров [21, 22], использующих голографические принципы формирования ДН в оптическом диапазоне и переноса ее в СВЧ- и миллиметровый диапазоны, при этом отпадает сама необходимость вычисления амплитуды и фазы для каждого излучателя в каждый момент времени и передачи этой информации в модули.

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление