研究目的
提出并验证一种基于密集波分复用的相控阵天线自动转向光束形成网络,实现无需额外控制或编程的自动转向功能。
研究成果
基于密集波分复用和光纤环结构的自动调控光束形成网络方案,成功实现了相控阵天线的无附加控制自动调控。8通道实验验证了该方案的可行性,但延迟精度与幅度均匀性方面的局限仍需解决以实现实际应用。未来工作可针对更高精度及二维实现方案优化设计。
研究不足
延迟精度受光纤切割精度限制(约0.2毫米,对应1皮秒误差),通道间幅度差异(最大5分贝)影响辐射图样,且概念验证演示未包含用于功率补偿的掺铒光纤放大器,从而限制了再循环次数。
1:实验设计与方法选择:
该实验设计了一个基于DWDM的可循环波长相关光纤真时延波束形成网络,包含光开关、分路器及用于损耗补偿的掺铒光纤放大器(EDFA)。理论分析包括基于分光比的时延和功率输出方程。
2:样本选择与数据来源:
使用与1545.2nm至1557nm DWDM波长匹配的8通道激光阵列,由10GHz射频信号调制。
3:2nm至1557nm DWDM波长匹配的8通道激光阵列,由10GHz射频信号调制。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:包括激光阵列、马赫-曾德尔调制器(MZM)、光开关、DWDM组件、光环行器(OC)、法拉第反射镜(FRM)、掺铒光纤放大器(EDFA)、光电探测器(PD)、光纤分路器及光谱分析仪。
4:实验流程与操作步骤:
射频信号调制光信号后经光开关进入循环回路,在开关控制下多次循环,最后解复用并转换为微波信号进行辐射方向图仿真。
5:数据分析方法:
通过光谱分析、基于方程的功率测量,以及根据时延和幅度仿真辐射方向图。
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optical switch
2x2
Controls the entry and re-circulation of optical signals in the fiber loop.
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optical fiber splitter
Splits optical power in the loop, with ratio p affecting re-circulation.
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DWDM
Provides wavelength-dependent time delays in the optical loop.
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optical circulator
OC
Directs optical signals within the loop.
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Faraday reflection mirror
FRM
Reflects light in the loop, contributing to time delays.
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erbium-doped fiber amplifier
EDFA
Compensates for optical loss in the loop to enable multiple re-circulations.
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photo-detector
PD
Converts optical signals to microwave signals for radiation.
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Mach-Zehnder modulator
MZM
Modulates optical carriers with RF signals.
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optical spectrum analyzer
Measures the optical spectrum of signals.
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laser array
Provides multiple wavelength optical carriers.
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