Управляемый волоконно-оптический свч-фазовращатель

(56) Справочник по радиолокациред. С,Сколника, - М.: Сов. рас,22,НегсИеб Р,й., Оагуоизп А.ортс 1 ееЬ пеечой Фог )агре ареаптеппаз. - Мсговаче ., 1987,рр,160-166,(67) Применение: радиотехника, в частности фазированные антенные решетки, радиолокация и радиосвязь. Сущность: аналоговый волоконно-оптический СВН-фазовращатель содержит волоконно-оптическую линию задержки 1 и управляемый напряжением элемент 2. К входу волоконно-оптической линии задержки 1. последовательно подключены управляемый напряжением элемент 2 и первый выход волоконно-оптического У-. разветвителя 3, к выходу волоконно-оптической линии задержки 1 подключен первый; вход волоконно-оптического У-сумматора 4, второй вход которого подключен к второму выходу волоконно-оптического У-разветвителя 3, а управляемый напряжением элемент, выполнен, например, в виде ф оптического усилителя или оптического атил.где К- коэффициент передачи по мощности амплитудного модулятора,тзт, тзг - время распространения сигнала от точки разветвления до точки суммирования соответственно по первому и второму путям, а 1, аг - коэффициент потерь оптической мощности на соответствующем пути.Из выражения (1) видно, что фаза огибающей интенсивности оптического излучения на выходе фазовращателя зависит от коэффициента передачи по мощности К модулятора света. Изобретение относится к радиотехнике, в частности кфазированным антеннымрешеткам (ФАР), используемым в радиолокации и радиосвязи.Цель изобретения - снижение управляющих напряжений путем увеличения крутизны зависимости фазового сдвига отуправляющего напряжения при одновременном уменьшении массы и габаритов.На чертеже показан общий вид фазовращателя.Управляемый волоконно-оптическийСВЧ-фаэовращатель содержит вход 1 и выход 2 оптического сигнала, модулированного СВЧ-сигналом, волоконно-оптическую 15линию задержки 3 и модулятор света 4, подключенный к электронному блоку управления 5, волоконно-оптическийУ-разветвитель 6 и волоконно-оптическийУ-сумматор 7, причем к входу волоконно-оптической линии задержки 3 последовательно подключены модулятор света 4 и первыйвыход волоконно-оптического У-разветвителя 6, к выходу волоконно-оптической линии задержки 3 подключен первый вход 25волоконно-оптического У-сумматора 7, второй вход которого подключен к второму выходу волоконно-оптическогоУ-разветвителя 6. Причем модулятор светавыполнен амплитудным, например, в виде ЗОоптического усилителя или оптического аттенюатора, при этом вход 1 оптического сигнала подключен к входу У-разветвителя 6, авыход 2 - к выходу У-сумматора 7.Действие оптических аттенюаторов мо- З 5жет быть основано как на механическомвоздействии на волоконный световод илимеханическом перемещении элементов аттенюатора, так и изменении оптическогосигнала в результате электрооптического, 40магнитооптического, электрохромного идругих оптических эффектах. Например,при установке между коллимирующим и фокусирующим элементами поляризатора,жидкокристаллической ячейки и аналиэатора легко обеспечивается регулировка ослабления оптического сигнала с помощьюнапряжения в единицы вольт, прикладываемого к электродам жидкокристаллическойячейки, 50Оптический усилитель на основе лазерного диода, работающего в предпороговомрежиме, помимо сверхминиатюрности обладает малым управляющим напряжением(сотни милливольт) в связи с тем, что его 55коэффициент усиления сильно зависит оттока накачки (десятки миллиампер), а сопротивление лазерного диода составляет 5-20Ом,СВЧ-фазовращатель работает следующим образом. На вход 1 оптического сигнала подается промодулированное по интенсивности СВЧ-сигналом оптическое излучение. Если оптическое излучение некогерентно, то интенсивность входного сигнала можно записать в виде 1 вх(т) =(1+гп соз в т), где - амплитуда интенсивности оптического излучения, в - частота СВЧ-огибающей, 1 - время, в - глубина модуляции. Далее оптическое излучение, разветвляясь, проходит в одном канале амплитудный модулятор света 4, в результате чего изменяется его интенсивность, . и волоконно-оптическую линию задержки 3, поступая далее на первый вход волоконнооптического У-сумматора 7, а в другом канале оно непосредственно поступает на второй вход У-сумматора 7. При этом на выходе 2 переменная составляющая оптического сигнала 1 вцх (1) =0,5 т 1(а+а 3 К + 2 а 1 агхл Ксоз( в(тзг - тз)3)" сов(в с+агз 1 п вт з + К зп вт згЕсли в качестве амплитудного модулятора света используется оптический аттенюатор (0 К 1), то фаза сигнала может изменяться, согласно выражению(2), непрерывно от 0 до л /4, а если используется оптический усилитель (0 К 10 з) - то от 0 до л /2, При детектировании огибающей на приемном конце волоконно-оптического канала, в который включен,СВЧ-фазовращатель, будет выделятьсяСВЧ-сигнал с1804672 Таким образом, средняя крутизна зависимости фазового сдвига СВЧ-огибэющей от управляющего напряжения=3,7 О/В,Составитель А,БлискавицкийРедактор А.Купрякова Техред М,Моргентал Корректор М,Шэроши Заказ 1080 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 требуемым фэзовым сдвигом, Если коэффициент передачи оптической мощности управляемого напряжением аттенюатора или оптического усилителя прямо пропорционален управлякщему напряжению О, то, со гласно выражению (2), необходимая величина управляемого напряжения О Ктд р, где р - требуемый фазовый сдвиг,П р и м е р. Рассмотрим управляемый волоконно-оптический СВЧ-фазовращатель 10 при рабочей частоте СВЧ-сигнала 5 = 500 МГц. Требуемая длина линии задержки 3 вычисляется по формуле= И + 12- 1 з, где 12 - длина второго пути после оптического разветвителя, 1 з - длина оптического канала 15 модулятора света, 1 = с/4 п (с - скорость света в вакууме, и - показатель преломления сердцевины волоконного световода), при.п =1,51=10 см. При столь малой длине волоконно-оптической линии задержки дис персия сигнала в световоде не играет существенной роли, поэтому могут использоваться стандартные многомодовые волоконно-оптические компоненты. В .качестве амплитудного модулятора света 25 может использоваться оптический аттенюатор с модулирующей средой на основе нематического жидкого кристалла, чувствительность которого относится к области спектра 0,4 - 1,1 мкм. Управляющее 30 . напряжение от 0 до -12 В соответствует 100 ной глубине амплитудной модуляции. Тогда, в соответствии с выражением (2), без приложения напряжения 1 вых = 0,5 а в 1 соэ в 1, а при приложении напряжения -12 В 35йЬх.=0,5 1 Г 2 а всов(в с+ - ). что приблизительно на три порядка лучше, чем у прототипа,Формула изобретения Управляемый волоконно-оптический СВЧ-фазовращатель, содержащий вход и выход оптического сигнала, модулированного СВЧ-сигналом, волоконно-оптическую линию задержки и модулятор света, подключенный к электронному блоку управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения управляющих напряжений путем увеличения крутизны зависимости фазового сдвига от управляющего напряжения при одновременном уменьшении массы и габаритов, он дополнительно содержит волоконно-оптический У-разветвитель и волоконно-оптический У-сумматор, причем вход волоконно-оптической линии задержки подключен через модулятор света к первому выходу волоконно-оптического У-разветвителя, к выходу волоконно-оптической линии задержки подключен первый вход волоконно-оптического У-сумматора, второй вход которого подключен к второму выходу волоконно-оптического У-разветвителя, причем модулятор света выполнен амплитудным, при этом вход оптического сигнала подключен к входу У-разветвителя, а выход оптического сигнала подключен к выходу У-сумматора,