2. Transmisja sygnałów mikrofalowych

T T E E L L E E K K O O M M U U N N I I K K A A C C J J A A O O P P T T O O F F A A L L O O W W A A

14. Systemy radiowo-światłowodowe

Spis treści:

1. Wprowadzenie

2. Transmisja sygnałów mikrofalowych

3. Optyczna generacja sygnałów mikrofalowych 4. Systemy radiowo-światłowodowe – przykłady 5. Fotonika w technice radarowej

6. Podsumowanie

1. W

PROWADZENIE

– I

DEA SIECI RADIOWO

-

OPTYCZNEJ

¨ Stałe dążenie do coraz większych prędkości transmisji informacji w telekomunikacji radiowej tworzy nacisk na wykorzystanie pasm fal milimetrowych.

¨ Pasma fal milimetrowych (25 GHz, 34 GHz, 43 GHz, 60 GHz) nie zapewniają dużych zasięgów - tłumienie w atmosferze. Jednakże problemem jest połączenie Stacji-Bazy z Centrum, gdyż ani linia współosiowa, ani falowody nie mogą być ze względu na tłumienie wykorzystane.

¨ Powstała idea wykorzystania do tego celu łącza światłowodowego. Łącze takie winno służyć do:

· transmisji informacji,

· transmisji fali nośnej (informacji o jej częstotliwości).

SATELITARNA

TV INNE

SIECI

TELEKOM.

RUCHOMY

TERMINAL

m^FALOWY OPTYCZNA

I m^FALOWA STACJA -

- BAZA

CENTRUM

m^FALOWE

&

OPTYCZNE RUCHOMY

TERMINAL

m^FALOWY

Rys.14.1. Struktura ideowa telekomunikacyjnego systemu radiowo-optycznego

1. W

PROWADZENIE

– S

TRUKTURA SIECI RADIOWO

-

ŚWIATŁOWODOWEJ

¨ Złożone struktury zawierają mikrokomórki połączone światłowodami ze stacją centralną.

¨ Ze względu na mały zasięg łączy na fale milimetrowe komórki dzieli się na pikokomórki.

¨ W każdej pikokomórce znajduje się jedna antena nadawczo odbiorcza transmitująca do i odbierająca od terminali informacje drogą radiową.

Rys.14.2. Sieć radiowo- światłowodowa z mikrokomórkami podzielonymi na elementarne pikokomórki.

Częstotliwości nośne w pikokomórkach

są różne.

SATELITARNA

TV

INNE SIECI

TELEKOM.

CENTRUM

m^FALOWE

&

OPTYCZNE

MIKROKOMÓRKA Z PIKOKOMÓRKAMI

MIKROKOMÓRKA Z PIKOKOMÓRKAMI

1. W

PROWADZENIE

–

PASMA MODULACJI I DETEKCJI

¨ Wykorzystanie łączy światłowodowych do transmisji fali nośnej pasm milimetrowych wymaga dużych prędkości modulacji i detekcji, tworzy to określone trudności.

¨ Najlepiej dają sobie radę fotodetektory diodowe PIN i MSM, fototranzystory ciągle są rozwijane i niedorozwinięte.

¨ Bardo pomocnym stał się proces mieszania optycznego dwóch sygnałów optycznych o różnej częstotliwości, umożliwiający generację sygnałów w pasmach fal submilimetrowych do

3000 GHz.

¨ Ostateczne rozwiązania nie zostały jeszcze uzyskane.

LASER

PASMO MOD.

ZEWNETRZNE

MODULATORY

FOTO-

DETEKTORY

MQW Laser

Elektro-Optyczne modulatory Elektro-Absorb. modulatory

Tranzystor-HBT fotodekt.

f [GHz] 3 10 30 100 300 1000 3000

fotodioda PIN i MSM Push-Pull Laser

Rys.14.3. Porównanie szerokości pasm modulacji i detekcji.

2. O

PTYCZNA TRANSMISJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH

– R

OZWIĄZANIA A & B

· Struktury łącz optycznych do transmisji sygnałów mikrofalowych wykorzystują albo bezpośrednią modulację laserów, albo zewnętrzną modulację nośnej.

Rys.14.4A. Konwencjonalne rozwiązanie; modulacja sygnału mikrofalowego ma miejsce przed nadajnikiem optycznym.

A)

DATA SIGNAL

PHOTO- -DIODE FIBER

LASER

DIODE

OUTPUT

CARRIER REFERENCE

Rys.14.4B. Sygnał i informacja transmitowane są oddzielnie różnymi światłowodami, modulacja ma miejsce po stronie odbiorczej.

B) ^DATA

SIGNAL

FIBER LASER

DIODE

OUTPUT

CARRIER REFERENCE

FIBER

GAIN LASER

DIODE

PHOTO- -DIODE

PHOTO- -DIODE

2. O

PTYCZNA TRANSMISJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH

– R

OZWIĄZANIA C & D

Rys.14.4C. Fotodioda użyta jest jako mieszacz mikrofalowy, redukuje to liczbę elementów odbiornika.

C) DATA

SIGNAL

FIBER LASER

DIODE

OUTPUT

CARRIER REFERENCE

GAIN

FIBER

PHOTO- -DIODE

LASER DIODE

PHOTO- -DIODE

Rys.14.4D. Informacja i nośna transmitowane są razem bez modulacji. Po odfiltrowaniu i wzmocnieniu proces modulacji ma miejsce po stronie odbiorczej.

D)

FIBER LASER

DIODE

OUTPUT

CARRIER

REFERENCE GAIN

+ ^FILTER

DATA SIGNAL

PHOTO- -DIODE

2. O

PTYCZNA TRANSMISJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH

– R

OZWIĄZANIA E& F

Rys.14.4E. Łącze o strukturze konwencjonalnej, ale z modulatorem zewnętrznym.

E)

DATA SIGNAL

FIBER

ELECTRO- OPTIC

MODULATOR

OUTPUT

CARRIER REFERENCE LASER

DIODE PHOTO-

-DIODE

Rys.14.4F. Struktura już pokazywana, tyle, że z modulatorami zewnętrznymi.

F)

DATA SIGNAL

ELECTRO- OPT. MODULAT.

OUTPUT

CARRIER REFERENCE

GAIN FIBER

FIBER LASER

DIODE

LASER DIODE

PHOTO- -DIODE

PHOTO- -DIODE

ELECTRO- OPT. MODULAT.

2. O

PTYCZNA TRANSMISJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH

– P

RZYKŁAD

G

¨ W wielu przypadkach konieczna jest transmisja sygnałów mikrofalowych na z pasm powyżej osiągalnego pasma modulacji laserów.

¨ Mieszacze mikrofalowe dolnowstęgowe wykorzystywane są do obniżenia pasma sygnałów do wartości umożliwiających modulację mocy laserów, a górnowstęgowe do powrotu do pasma.

¨ Oddzielnie transmitowana jest nośna, 8 x mniejsza, potrzebne są więc powielacze częstotliwości.

LD - l1=1,3 mm

5 GHz

DM

x 8 ^{MUX DEMUX}

WZM.

WZM.

x 8

5 GHz 5 GHz

40-58 GHz 0-18 GHz FD - l1=1,3 mm 0-18 GHz 40-58 GHz

LD - l¹=1,5 mm FD - l¹=1,5 mm

Rys.14.4G. Schemat blokowy układu do optycznej transmisji sygnałów mikrofalowych z pasma 40 – 58 GHz.

2. O

PTYCZNA TRANSMISJA SYGNAŁÓW

... – M

ULTIPLEKSACJA NA PODNOŚNYCH

· Modulacja z wykorzystaniem podnośnych (subcarrier multiplexing) jest chętnie stosowana w transmisji kanałów telewizyjnych w sieciach CATV.

· W tej technice wszystko, co możliwe jest realizowane z wykorzystaniem układów elektronicznych, łącze optyczne służy jedynie do transmisji.

FIBER

LASER TRANSMIT.

PHOTO- RECEIVER

M U

X

D E M

U X

f_N DATA N

DATA 2 DATA 1

f₂ f₁

f₁

Rys.14.5A. Przypomnienie idei transmisji sygnałów mikrofalowych z wykorzystaniem podnośnych.

2. O

PTYCZNA TRANSMISJA SYGNAŁÓW

... – WDM

I MULTIPLEKSACJA NA PODNOŚNYCH

¨ Każdy laser emituje inną długość fali, sygnały po połączeniu transmitowane są światłowodem.

¨ Każdy z laserów modulowany jest oddzielnie.

¨ Po stronie odbiorczej sygnały są kierowane do fotodetektorów. Przed detekcją sygnały są filtrowane przez optyczne filtry.

¨

Sieć optyczna WDM może zawierać wzmacniacze optyczne, wzmacniające wszystkie lub tylko niektóre długości fali.

DEMULTI-

PLEXER OPTYCZNY

LUB

DZIELNIKK

... MOCY

LASER 1

L^ASER 2

L^ASER N

l¹ l² l^N

...

F^OTODET. 1 F^OTODET.

2

F^OTODET. N F^OTODET.

1 FILTR OPT. 1

l¹

F^OTODET. 1 FILTR OPT. 2

l²

FOTODET. 1 FILTR OPT. N

l^N

...

MULTI-

PLEXER LUB SUMATOR

MOCY

...

l¹, l²,... l^N

l

Rys.14.5B. Podstawowa struktura układu z multipleksacją WDM, z transmisją

„z punktu do punktu”, point-to-point.

3. O

PTYCZNA GENERACJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH

–

SYNCHRONIZACJA

¨ Można wykorzystać proces synchronizacji do generacji sygnałów mikrofalowych.

A)

A2

A1

fREF, PIN

POUT >> PIN

PD

C)

A fREF, PIN

fOUT = m fREF

PHASE

DETECTOR m

VCO

PD

B)

POUT >> PIN

f_REF, P_IN A

a) f_OUT = f_REF b) fOUT = n fREF

PD

D)

PD

PHASE

DETECTOR

A

f_REF, P_IN fAO= fOUT /n

fOUT= n m fREF

m VCO

Rys.14.6. Stopnie odbiorcze przy transmisji sygnałów mikrofalowych: ze wzmacniaczami (A), z oscylatorem VCO synchronizowanym bezpośrednio (B), z oscylatorami synchronizowanymi przez

detektory fazy (C) i (D).

3. O

PTYCZNA GENERACJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH

– M

IESZANIE OPTYCZNE

(A)

¨ Do fotodetektora kierowane są 2 sygnały optyczne o różnych częstotliwościach.

¨ Detektor nie jest czuły na fazę sygnału optycznego a rejestruje docierającym do niego strumieniem fotonów.

¨ Proces taki nazywany jest:

· koherentną detekcją optyczną,

· mieszaniem optycznym,

· optyczną detekcją heterodynową.

SYGNAŁ

fS

C^ZĘSTOTLIW. POŚREDNIA

fIF

SPRZĘGACZ

3dB, 180⁰ L^OKALNY

OSCYLATOR

fLO

FOTODETEKTOR

Rys.14.7. Układ mieszacza optycznego ze sprzęgaczem i dwiema fotodiodami.

¨ Pierwszy sygnał o mocy P^S natężeniu pola EM, przy czym amplituda |AS| i faza j^S mogą być modulowane i nieść informację:

{

^{A e}

}

^Re

{

^{A e ( )}

}

^;

Re

E_S = _S ^j2pfSt = _S ^{j 2pfSt+jS}

¨ Drugi sygnał optyczny o parametrach: P^LO, ELO, |ALO|, fLO i j^LO.

¨ Jeżeli oba sygnały są falami płaskimi o identycznych polaryzacjach to E = E_S +E_LO;

¨ Moce sygnałów optycznych P^S i PLO są proporcjonalne do kwadratów amplitud natężeń pól:

( )

[

^{2 f t ;}

]

cos P

P 2 P

P

P = _S + _LO + _{S LO} p _IF + j_S -j_LO

3. O

PTYCZNA GENERACJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH

– M

IESZANIE OPTYCZNE

(B)

¨ Prąd wyjściowy fotodetektora jest sumą 3 składników (R – czułość detektora):

( )

[

^{2 f t}

]

^;

cos P

P R 2 I

I

I = _S + _LO + _{S LO} p _IF + j_S -j_LO

¨ Interesującym nas składnikiem jest drugi z nich, o częstotliwości pośredniej

( )

[

^{2 f t}

]

^;

cos P

P R 2

I_IF = _{S LO} p _IF + j_S -j_LO

¨ Informacja przy transmisji

heterodynowej może być zawarta w amplitudzie, fazie i

częstotliwości sygnału.

¨ Detekcja heterodynowa może być wykorzystana do otrzymania sygnału o częstotliwości w paśmie fal milimetrowych i

submilimetrowych.

a)

0

t

I

_LO

I_IF = Asin[2pf^IFt+(j^S - j^LO )]

I(t)

1/f_IF

Rys.14.8. Przebiegi prądu uzyskane w procesie mieszania optycznego.

3. O

PTYCZNA GENERACJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH

– M

IESZANIE OPTYCZNE

(C)

Rys.14.9. Mieszacz sygnałów optycznych doprowadzonych oddzielnymi światłowodami.

3. O

PTYCZNA GENERACJA SYGNAŁÓW

– S

YSTEM Z DWIEMA NOŚNYMI OPTYCZNYMI

(A)

¨ Proces mieszania optycznego może być użyty do generacji sygnału mikrofalowego.

¨ Rozróżniane są dwie techniki:

· z dwiema optycznymi częstotliwościami nośnymi,

· z jedną optyczną częstotliwością nośną.

¨ Najprostszy sposób by wykorzystać mieszanie optyczne jako źródła sygnału mikrofalowego to:

· Wykorzystać 2 lasery o częstotliwościach f¹ i f2,

· Za pomocą sprzęgacza zsumować oba sygnały,

· Przesłać sygnały światłowodem do fotodetektora,

· Po zmieszaniu wybrać częstotliwość różnicową.

L

ASER

f

₂

D

^ANE

L

^ASER

f

₁

SPRZĘGACZ

0 f₁, f₂, f_opt

W

^ZM

.

0 f₁- f₂ f_IF SYGNAŁ MIKROFALOWY

3. O

PTYCZNA GENERACJA SYGNAŁÓW

– S

YSTEM Z DWIEMA NOŚNYMI OPTYCZNYMI

(B)

¨ Oba sygnały optyczne powinny być możliwie „czyste widmowo”, aby widmo częstotliwości różnicowej było odpowiednio „czyste”.

¨ Istnieje możliwość takiego zaprojektowania lasera typu DFB, aby generował jednocześnie na dwu częstotliwościach. Jest to rozwiązanie bardzo wygodne w wielu zastosowaniach.

¨ W rozwiązaniu z rys.14.10 jeden z laserów mógł być modulowany i na wyjściu fotodetektora uzyskiwaliśmy nośną mikrofalową ze wstęgami modulacji.

¨ W rozwiązaniu z rys.14.11 modulacja nie jest możliwa.

¨ Najważniejszym problemem rozwiązania jest stabilizacja różnicy częstotliwości między modami.

LASER DWUMODOWY

f₁ i f₂

0 f₁, f₂, f_opt

SYGNAŁ MIKROFALOWY

A

0 f₁- f₂ f_IF

Rys.14.11. Nowoczesne rozwiązanie z laserem dwumodowym.

3. O

PTYCZNA GENERACJA SYGNAŁÓW

– S

YSTEM Z JEDNĄ NOŚNĄ OPTYCZNĄ

Rys.14.12. Generacja sygnału w paśmie fal milimetrowych.

A) Układ z laserem przestrajalnym wytwarza wielką liczbę wstęg bocznych.

Dwie z nich są filtrowane przez filtry optyczne.

B) Widmo sygnału optycznego z wieloma wstęgami.

C) Wyfiltrowane wstęgi synchronizują 2 lasery, aby wzmocnić moce wyjściowe sygnałów optycznych i podnieść moc wyjściową sygnału mikrofalowego.

fOPT

f

2nfMOD

f_MOD

P

GENERATOR

m^FALOWY

fMOD

IZOLATOR LASER

PRZESTRAJALNY

2nf_MOD f_OPT - nf_MOD

fOPT + nfMOD PD

2nfMOD

PD

f = f - nf f₁ = f_OPT + nf_MOD

LASER f₂ L^ASER f1

C) B) A)

4. S

YSTEMY RADIOWO

-

ŚWIATŁOWODOWE

– I

DEA STRUKTURY

¨ Transmisja danych między stacją-bazą a ruchomymi terminalami odbywa się na drodze radiowej.

Zasięgi są zależne od mocy wyjściowej nadajników i czułości odbiorników. Z reguły w paśmie fal milimetrowych nie są one duże.

¨ Stacja centralne połączona jest z wieloma stacjami-bazami. Wszystkie połączenia są zwykle dwukierunkowe.

¨ Można w tych systemach z powodzeniem stosować multipleksację typu WDM.

SATELITARNA

TV INNE

SIECI

TELEKOM.

RUCHOMY

TERMINAL

m^FALOWY OPTYCZNA

I m^FALOWA STACJA -

- BAZA

STACJA

CENTRALNA

m^FALOWA

&

OPTYCZNA

RUCHOMY

TERMINAL

m^FALOWY Rys.10.13. Jeszcze raz podstawowa struktura układu.

4. S

YSTEMY RADIOWO

-

ŚWIATŁOWODOWE

– P

RZYKŁAD

1

¨ W szczególnych przypadkach łącze może być jednokierunkowe, np. do odległej anteny transmitowany jest zestaw kanałów telewizyjnych.

¨ Poziom sygnału mikrofalowego po detekcji optycznej jest mały i konieczne jest wzmocnienie przed skierowaniem sygnału do anteny.

D

^ANE

M-Z M

ODULATOR

L

ASER

A

NTENA

W

ZM

D

ANE

...

f1, f2,... fN

f

N

ADAJNIK NA

S

TACJI BAZOWEJ

O

DBIORNIK PRZY ODLEGŁEJ ANTENIE

Rys.10.14. Łącze optyczne między siecią telekomunikacyjną a odległą anteną.

4. S

YSTEMY RADIOWO

-

ŚWIATŁOWODOWE

– P

RZYKŁAD

2

¨ Na rys.10.15 pokazano odwrotny problem: z odległej anteny mikrofalowej trzeba dostarczyć łączem optycznym złożony sygnał mikrofalowy do stacji-bazy.

¨ Zewnętrzny modulator elektrooptyczny zapewnia dobrą liniowość i niski poziom zniekształceń intermodulacyjnych.

¨ Stacja-baza może po detekcji optycznej sygnał transmitować do wielu odbiorców drogą radiową.

D

ANE

M-Z M

ODULATOR

L

ASER

W

^ZM

.

D

ANE

...

f₁, f₂,... f_N

f

O

DLEGŁA

A

NTENA

O

DBIORNIK PRZY

S

TACJI

-B

AZIE

WZM.

Rys.10.15. Optyczne połączenie odległej anteny z siecią telekomunikacyjną.

4. S

YSTEMY RADIOWO

-

ŚWIATŁOWODOWE

– P

RZYKŁAD

3

F₀ + f_m

LASER

DFB M-Z

MODULAT.

NOŚNA

f_m

FILTR

OPTYCZNY

SPRZĘ-

GACZ

OPTICAL

CARRIER

F₀

F₀ + f_m F₀ F₀ - f_m

DANE QAM

MODUL. M-Z MODULAT.

F₀ - f_m

STACJA-CENTRUM

f

FOTO- -DIODA

STACJA-BAZA

2fm

f W

Rys.10.16. Schemat blokowy systemu radiowo-optycznego, w którym dzięki zastosowaniu oddzielnej

4. S

YSTEMY RADIOWO

-

ŚWIATŁOWODOWE

– P

RZYKŁAD

4

¨ Schemat ideowy stacji-bazy z możliwością dwukierunkowej transmisji sygnału do terminalu ruchomego i z informacją odebraną od niego.

¨ Transmisje odbywają się na różnych długościach fali.

S

TACJA

B

AZA

WZM. WZM.

WZM.

f_C f_D,jD

x N

f_D

WZM.

WZM.

TERMINAL RUCHOMY

LASER DFB WDM

l2

l¹

FOTODIODA

Rys.10.17. Schemat blokowy stacji bazowej z powielaniem mikrofalowej częstotliwości nośnej.

4. S

YSTEMY RADIOWO

-

ŚWIATŁOWODOWE

– P

RZYKŁAD

5A

¨ Schemat ideowy nadajnika optycznego wykorzystującego modulację lasera wykonanego z materiału elektrooptycznego we wnęce mikrofalowej (modulacja współczynnika załamania Nd:LiNbO3) pobudzanej częstotliwością fm.

¨ Modulacja złożonym sygnałem mikrofalowym z wieloma podnośnymi S(f^Si ± Bⁱ) wykonywana jest w zewnętrznym modulatorze

elektrooptycznym.

; f f

f_Pi = _m + _Si

Rys.10.18. Nadajnik łącza światłowodowego z laserem w rezonatorze mikrofalowym.

Częstotliwości podnośne z informacjami modulują

sygnał optyczny w modulatorze zewnętrznym Mach-Zehndera.

M-Z

M

^ODULATOR

D

^ANE

S(f

^Si

± B

ⁱ

)

f

_OPT

f

₀

± f

^m

f

_m

L

ASER Nd:LiNbO₃

L

ASER WE WNĘCE

MIKROFALOWEJ

G

ENERATOR MIKROFALOWY

f

_OPT

f

₀

± S(f

^Pi

± B

ⁱ

)

4. S

YSTEMY RADIOWO

-

ŚWIATŁOWODOWE

– P

RZYKŁAD

5B

¨ Sygnały optyczne nadajnika po transmisji światłowodem kierowane są do różnych pikokomórek z odbiornikami optycznymi.

¨ W odbiornikach sygnały mikrofalowe są filtrowane i tylko odpowiednia podnośna jest po wzmocnieniu kierowana do anteny i wysyłana drogą radiową.

S

^TACJE

-B

^AZY

f

_P1

f

W

W W

f

_P2

± B

²

f

_P1

± B

¹

f

_P3

± B

³

Rys.10.19. Stacje bazy z pikokomórkami wykorzystują kolejne częstotliwości f_Pi = f_m +f_Si;

5. F

OTONIKA W TECHNICE RADAROWEJ

– A

NTENY FAZOWANE

· Anteny fazowane mają n kolumn, m rzędów i n x m elementów promieniujących. Dla wszystkich tych elementów jest tylko jedno źródło sygnału mikrofalowego.

· Jeśli przesunięcie fazy między elementami promieniującymi równe jest DF, to wiązka propagowana jest pod kątem Q:

c ; sin d 2 f

sin

2 d = p ^RF q

l p q

= DF

· Anteny fazowane umożliwiają ruch wiązki przy nieruchomej antenie.

· Problem: w jaki sposób zmieniać

przesunięcie fazy między elementami?

Rys.10.20. Podstawowa struktura elementów promieniujących anteny fazowanej. Moc wejściowa kierowana jest do elementów promieniujących przez układ dzielników mocy. Sygnał odebrany jest sumowany przez ten sam układ i kierowany do odbiornika.

d

U

^KŁAD

D

ZIELNIKÓW I

S

^UMATORÓW

M

^OCY

g1 g2 g3 g3 g4 g5 g6 g7

z q

K^IERUNEK

PROPAGACJI

5. F

OTONIKA W TECHNICE RADAROWEJ

– S

TEROWANIE WIĄZKĄ

1. Sterowanie za pomocą przesuwników fazy: Typowe systemy mikrofalowe sterują wiązką wykorzystując przesuwniki fazy umieszczone w modułach T/R. Wada: DF zmienia się z częstotliwością, powstaje efekt zezowania, squinting effect.

2. Sterowanie z wykorzystaniem linii opóxniających: Różnica fazy DF uzyskiwana jest przez wydłużenie drogi transmisji fali do elementu promieniującego: ;

c sin t = d q D

· Wykorzystanie techniki światłowodowej ułatwia: transmisję mocy do elementu T/R i wprowadzenie opóźnienia czasowego przez wydłużenie drogi transmisji – Rys.14.21.

Rys.10.21. Przełączany optyczny układ linii opóźniających.

· Moc lasera modulowana jest z częstotliwością sygnału mikrofalowego, a różnica fazy DF między kolejnymi T/R zmieniana jest przez wydłużenie drogi transmisji lf światłowodem:

c ; l nf 2p _{m f}

= DF

- gdzie n jest współczynnikiem załamania a c jest prędkością światła.

5. F

OTONIKA W TECHNICE RADAROWEJ

– S

TRUKTURA SYSTEMU

¨ System optycznego formowania wiązki ma dwie istotne korzyści:

· System światłowodowy jest lekki, wnosi małe straty, jest odporny na zakłócenia.

· Układy przełączanych linii opóźniających skutecznie sterują wiązką przy zmianie częstotliwości mikrofalowej w szerokich granicach, gdyż DF f_RF ma stałą wartość.

f_m

RE l

l

f_m

VPS T/R

VPS T/R

VPS T/R

O P D

O P D HPS

HPS O

P

D O

P D

GENERATOR

m^FALOWY

NADAJNIK

LASEROWY

HPS

Rys.10.22. Podział sygnału mikrofalowego i transmisja drogą optyczną do elementów T/R.

5. F

OTONIKA W TECHNICE RADAROWEJ

– N

OWOCZESNY SYSTEM CYFROWY

· W nowoczesnych radarach sygnał mikrofalowy wytwarzany jest przy antenie przez syntezer z przetwornikiem D/A, do którego informacja transmitowana jest cyfrowo światłowodem.

· Fala nośna o częstotliwości f^C transmitowana jest łączem analogowym. Sygnał ten wykorzystywany jest w mieszaczach górno- i dolnowstęgowych.

· Sygnał odebrany transmitowany jest cyfrowo (przetwornik A/D) do analizatora.

AMP. AMP.

AMP.

fD+fC

fC

fC

fD,jD

A

T/R

A/D

DIRECT

DIGITAL

SYNTHESIZER

DIGITAL FIBER LINK

fD

CONTROL

&

PROCES.

U^NIT DIGITAL FIBER LINK

DIGITAL FIBER LINK

Rys.10.23. Wykorzystanie współczesnej techniki cyfrowej z przetwornikami D/A i A/D.

6. P

ODSUMOWANIE

¨ Poszukiwane są coraz to nowe pasma mikrofalowe do transmisji coraz to większej liczby informacji.

¨ W pasmach fal milimetrowych wykluczona jest transmisja sygnałów mikrofalowych na dłuższe odległości ze względu na tłumienie falowodów. W grę wchodzi albo radiolinia, albo transmisja światłowodem.

¨ Ograniczone pasmo modulacji sygnału optycznego zmusza do stosowania pomysłowych technik powielania mikrofalowej częstotliwości nośnej.

¨ Wykorzystanie pasm fal milimetrowych wymaga opanowania technologii wytwarzania

półprzewodnikowych elementów aktywnych, aby możliwa była realizacja procesów generacji, wzmacniania i obróbki sygnałów elektronicznych.

¨ Fotonika znajduje zastosowanie w wielu rozmaitych działach elektroniki, radiolokacja jest tu bardzo dobrym przykładem.