光学波束形成制造技术

技术编号:17491004 阅读:41 留言:0更新日期:2018-03-17 13:55
一种用于相控阵列天线的波束形成装置,包括:激光源(2),布置成提供包括多个间隔的波长的光谱;以及分发单元(4),配置成将多个间隔的波长中的一个或多个分发到多个光学路径(6)上。波长选择装置(8),配置成在多个光学路径中的每个光学路径上接收多个间隔的波长。一个或多个相移单元(12),连接到所述波长选择装置,其中相移单元被配置成向接收的波长引入相移。每个光学路径上的波长选择装置被配置成选择性地向相移单元传送波长。波长选择装置被配置成从相移单元(12)接收所述相移的波长。波束形成装置进一步包括外差装置(16),配置成生成用于由相控阵列天线的元件的传送的信号,其中外差装置被配置成外差激光源的间隔的波长的多个选择的谱分量。

Optical beamforming

Beamforming for phased array antenna forming apparatus includes: a laser light source (2) arranged to provide, which includes a plurality of spaced wavelength spectrum; and the distribution unit (4), configured to one or more distributed to a plurality of optical path multiple intervals in wavelength (6). The wavelength selection device (8) is configured to receive a plurality of intervals of wavelengths on each optical path in a plurality of optical paths. One or more phase shift units (12) are connected to the wavelength selection device, in which the phase shift unit is configured to introduce phase shift to the received wavelength. The wavelength selection device on each optical path is configured to selectively transmit wavelengths to the phase shift unit. The wavelength selection device is configured to receive the wavelength of the phase shift from the phase shift unit (12). The beamforming device further includes a heterodyne device (16) configured to generate signals for transmitting the elements of the phased array antenna, wherein the heterodyne device is configured as multiple selected spectral components of the wavelength of the interval of the heterodyne laser source.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学波束形成
本公开的方面涉及光学波束形成的方法和用于光学波束形成的设备。
技术介绍
相控阵列天线(PAA)允许在不物理地移动天线的情况下,转向传送的无线电频率(RF)波束。相控阵列天线被用于越来越多数量的应用,诸如多功能雷达和通信。波束形成是用于适配定向天线的传送或接收方向的信号处理技术。这能通过用相同信号的相移的拷贝供应天线的不同辐射元件来实现。相移值被调整使得辐射元件在想要的方向经历相长干涉,获得高方向性值。移动到下一代5G移动网络,光学波束形成可用于以由人口密集区域中的部署和规章规定的较低发射功率等级、较高频率来处置有挑战性的链路预算。波束形成可通过处理电气信号来实现。在较高频率和带宽,电气电路对邻近天线元件之间的信号泄露、有关频率(偏斜(squint))的相位相关性和振荡器相位噪声变得更敏感。为了缓解这些问题,已经建议了光学波束形成方案,其中低噪声无线电频率(RF)和精确的相移值的生成使用了光学装置。载波聚合是在LTE高级(3GPP版本10)中引入的用于增加移动连接带宽的特征。无线电频率电路的频率选择性使得在不对于要支持的任何频率进行电气电路的完全复制的情况下,组合波束形成和载波聚合(尤其是带间载波聚合)是困难的。
技术实现思路
本公开的第一方面提供了一种用于相控阵列天线的波束形成装置,包括:激光源,布置成提供包括多个间隔的波长的光谱;以及分发单元,配置成将多个间隔的波长中的一个或多个分发到多个光学路径上。波长选择装置,配置成在多个光学路径中的每个光学路径上接收多个间隔的波长。一个或多个相移单元,连接到所述波长选择装置,其中相移单元被配置成向接收的波长引入相移。每个光学路径上的波长选择装置被配置成选择性地向相移单元传送波长。波长选择装置被配置成从相移单元接收所述相移的波长。波束形成装置进一步包括外差装置,所述外差装置被配置成生成用于由相控阵列天线的元件的传送的信号,其中外差装置被配置成外差激光源的间隔的波长的多个选择的谱分量。因此,装置有效地执行对于一个或多个载波的光学波束形成。本公开的第二方面提供了对于相控阵列天线的波束形成的方法,包括:接收布置成提供包括多个间隔的波长的光谱的激光源;以及将多个间隔的波长中的一个或多个分发到多个光学路径上。方法进一步包括通过选择性地向相移单元传送波长来向接收的波长引入相移,并且从相移单元接收所述相移的波长;以及通过外差激光源的间隔的波长的多个选择的谱分量来生成用于由相控阵列天线的元件的传送的信号。本公开的另外方面提供了计算机程序产品,所述计算机程序产品当在计算机上运行时被配置成执行根据任何示例的方法。附图说明现在将参考附图,仅作为示例来描述本公开的实施例,其中:图1是根据本公开的示例的装置的第一示例的示意性说明;图2是根据示例的选择的谱分量的说明;图3是根据示例的选择的谱分量的另外说明;图4是根据示例的选择的谱分量的另外说明;以及图5是根据本公开的方面的方法。具体实施方式描述的设备和方法提供了组合光学波束形成和载波聚合,而不要求对于每个支持的频率都进行波束形成电路和天线元件的复制。本公开的方面选择相等间隔的频率梳的光学频率的子集,使得在光电二极管中跳动的选择的频率生成无线电频率的期望的集合。光学频率中的某些光学频率用天线无线电调制信号来光学调制。图1示出了示范波束形成装置1。波束形成装置1包括锁模激光源2,或从锁模激光源接收光。锁模激光源2被配置成生成相位同步、连续波(CW)光学频率的梳。光学频率备选地可被描述为波长或谱分量。激光源2被配置成生成包括具有离散波长的多个波束或谱分量的光谱。在某些示例中,离散波长可对应于激光器的纵模。模式被重复波长或频率分隔。例如,激光源是光纤激光器,例如光纤锁模激光器。在某些方面,接收器的激光源仅是单个锁模激光器,避免了对于多个激光器或可调谐激光器的需要。整个梳或它的频率的子集被传送到分发单元4。分发单元4被配置成向不同光学线路或路径6分发谱分量。三个此类线路或路径6作为示例被示出,并且装置1可包括或更多或更少的路径6。在某些示例中,分发单元4是光学分离器。分离器向光学路径中的所有光学路径分发接收的波长中的所有接收的波长。在另外的示例中,分发单元4是波长选择性开关(WSS)。在某些方面,WSS被实现为集成光子装置。例如,WSS使用硅光子学结构。在某些示例中,WSS基于微环形谐振器。WSS提供发送进每个路径6中的光学频率的预先选择,减少了装置的复杂性或总体损耗。一个或多个波长选择装置8被连接到每个线路或路径6。波长选择装置8被配置成接收在它的连接的路径6上传送的所有波长。在某些示例中,波长选择装置是可重配置光学插分复用器(ROADM)。在某些示例中,ROADM使用一个或多个微环形谐振器来实现,和/或实现为集成光子装置。ROADM被提供用于每个光学路径6,即用于天线的每个元件。在某些示例中,波束形成装置1被配置成执行对于路径6上的具体波长的三个功能之一。波束形成装置可在将波长输出到天线元件之前将光学波长传递到波束形成装置的一个或多个另外元件、输出波长而不传递到一个或多个另外元件、或者阻止波长(即不输出波长)。作为ROADM,波长选择装置包括一个或多个分出端口9和一个或多个插进端口11。在某些示例中,波长选择装置8包括多个分出端口和多个插进端口。这些功能现在被更详细地讨论。波长选择装置8被配置成选择性地将一个或多个波长传递到波束形成装置的一个或多个另外元件或装置。波长选择装置根据要在天线形成的波束来选择波长。波长选择装置8将确定的波长切换到分出端口9以输出波长。在示出的示例中,波长从相移单元10输出到调制器10。波长选择装置8被配置成经由分出端口9将选择的波长输出到调制器10。调制器10被配置成对波长应用调制。调制波形可以是基带信号或在中间无线电频率。在某些示例中,基带信号包括用于通信网络中的传送的数据信号。在某些示例中,调制的谱分量被传递到相移单元12。相移单元12被配置成将波长延迟或相移。协同其它路径6,插进到波长的受控延迟或相移提供了波束方向的转向。向光谱分量引入延迟提供了真实时间延迟,并且因此减少或避免了偏斜。根据多色色散来提供时间延迟。当有关频率的相位相关性是线性的时,获得了真实时间延迟。例如,使用真实时间延迟由具有线性色散斜率的光导纤维生成。这提供了对于以具有等于波长间隔的粒度的离散阶来生成无线电频率的真实时间延迟。集成组件(例如微环)是适合的。相移单元12和调制器10可被视为串联布置。由波长选择装置8选择的(并且从分出端口9传送的)波长相继通过相移单元12和调制器10。因此,波长的选择及到分出端口的传送导致相移和调制两者。相移单元12和调制器10可按相反次序布置,使得在应用相移之后调制波长。在另外示例中,单独应用调制和相移。例如,通过波长选择装置的单独分出操作,调制和相移被应用于不同波长或被应用于相同波长。在波长已经由相移单元12相移并由调制器10调制之后,波长被重新插入进路径6中。例如,波长被传递到波长选择装置8的插进端口11,例如通过相移单元12的输出端。波长选择装置8被配置成接收回之前分出的调制和相移的谱分量。波长选择装置8将接收的调制和相移的谱分量与路径6上的一个或多个其它谱分量复用或插进。波长选择本文档来自技高网...
光学波束形成

【技术保护点】
一种用于相控阵列天线的波束形成装置,包括:激光源,布置成提供包括多个间隔的波长的光谱,分发单元,配置成将所述多个间隔的波长中的一个或多个分发到多个光学路径上,波长选择装置,配置成在所述多个光学路径中的每个光学路径上接收所述多个间隔的波长,一个或多个相移单元,连接到所述波长选择装置,其中所述相移单元被配置成向接收的波长引入相移;其中每个光学路径上的所述波长选择装置被配置成选择性地向所述相移单元传送波长,以及其中所述波长选择装置被配置成从所述相移单元接收所述相移的波长,并且波束形成装置进一步包括:外差装置,配置成生成用于由所述相控阵列天线的元件的传送的信号,其中所述外差装置被配置成外差所述激光源的所述间隔的波长的多个选择的谱分量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于相控阵列天线的波束形成装置,包括:激光源,布置成提供包括多个间隔的波长的光谱,分发单元,配置成将所述多个间隔的波长中的一个或多个分发到多个光学路径上,波长选择装置,配置成在所述多个光学路径中的每个光学路径上接收所述多个间隔的波长,一个或多个相移单元,连接到所述波长选择装置,其中所述相移单元被配置成向接收的波长引入相移;其中每个光学路径上的所述波长选择装置被配置成选择性地向所述相移单元传送波长,以及其中所述波长选择装置被配置成从所述相移单元接收所述相移的波长,并且波束形成装置进一步包括:外差装置,配置成生成用于由所述相控阵列天线的元件的传送的信号,其中所述外差装置被配置成外差所述激光源的所述间隔的波长的多个选择的谱分量。2.如权利要求1所述的波束形成装置,其中所述波长选择装置是可重配置光学插分复用器ROADM。3.如权利要求2所述的波束形成装置,其中所述ROADM包括配置成向所述相移单元分出选择的波长的一个或多个分出端口,并且所述ROADM进一步包括配置成接收所述相移的波长的一个或多个插进端口,其中所述ROADM被配置成将所接收的相移的波长与所述多个间隔的波长中的一个或多个复用。4.如前述权利要求中任一项所述的波束形成装置,其中所述波长选择装置被配置成在没有向所述相移单元的传送的情况下,向所述外差装置传送一个或多个波长。5.如前述权利要求中任一项所述的波束形成装置,其中所述波束形成装置被配置成阻止一个或多个波长向所述外差装置的传送。6.如前述权利要求中任一项所述的波束形成装置,进一步包括配置成调制由所述波长选择装置选择的波长的一个或多个调制器。7.如前述权利要求中任一项所述的波束形成装置,其中所述调制器与所述相移单元串联布置。8.如权利要求5或权利要求6所述的波束形成装置,其中所述波长选择装置或调制器被配置成阻止一个或多...

【专利技术属性】
技术研发人员:F卡瓦列雷M普莱里A德里科
申请(专利权)人:瑞典爱立信有限公司
类型:发明
国别省市:瑞典,SE

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