JP4475592B2 - Optically controlled array antenna device - Google Patents
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Description
この発明は、光ファイバの波長分散性を利用した遅延素子を水平方向、垂直方向の2組用い、それぞれの出力をマイクロ波ミキサにより合成することにより、2次元ビーム走査を可能とする光制御型アレーアンテナ装置に関するものである。 The present invention is an optical control type that enables two-dimensional beam scanning by using two sets of delay elements using the wavelength dispersion of an optical fiber in the horizontal direction and the vertical direction, and synthesizing the outputs by a microwave mixer. The present invention relates to an array antenna device.
従来の光制御型アレーアンテナ装置において、特に、実時間遅延(True Time-Delay:以下、TTDと称す)アレーアンテナ装置は、垂直方向のアンテナ素子数N、水平方向の素子数QのQ×N素子の2次元アレーアンテナの制御を、次のようにして行っていた。すなわち、垂直方向の制御用に、波長可変光源の出力をマイクロ波で変調し、変調光を波長分散量が異なる複数N本で構成される波長分散ファイバ群に入力し、各分散ファイバの出力光を複数N個の光電変換素子でマイクロ波信号に変換する。次に、水平方向の制御用に、複数N個の波長可変光源で光電変換されたマイクロ波信号を、複数N個の光変調器で変調し、各変調光を波長分散量が異なる複数Q本で構成される複数N個の波長分散ファイバ群に入力し、各分散ファイバの出力光を複数Q×N個の光電変換素子で光電変換された信号を各々複数Q×N個のアンテナ素子に給電することにより、2元の光制御TTDアレーアンテナ装置を実現していた(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional optically controlled array antenna apparatus, in particular, a real time delay (True Time-Delay: hereinafter referred to as TTD) array antenna apparatus has Q × N of the number N of antenna elements in the vertical direction and the number Q of elements in the horizontal direction. The control of the two-dimensional array antenna of the element has been performed as follows. That is, for the control in the vertical direction, the output of the wavelength tunable light source is modulated by microwaves, and the modulated light is input to a plurality of N wavelength dispersion fiber groups having different chromatic dispersion amounts, and the output light of each dispersion fiber Is converted into a microwave signal by a plurality of N photoelectric conversion elements. Next, for horizontal control, a microwave signal photoelectrically converted by a plurality of N wavelength variable light sources is modulated by a plurality of N optical modulators, and each modulated light has a plurality of Q signals having different chromatic dispersion amounts. A signal obtained by photoelectrically converting the output light of each dispersion fiber by a plurality of Q × N photoelectric conversion elements is fed to a plurality of Q × N antenna elements, respectively. As a result, a binary optically controlled TTD array antenna apparatus has been realized (see, for example, Patent Document 1).
従来の光制御型TTDアレーアンテナ装置は、1本のビームを2次元で制御するためには、水平方向の素子数をQ、垂直方向の素子数をNとおいたときに、主な構成要素の必要数は、光変調器はN+Q×N個、分散ファイバ群は垂直方向制御用に1個、水平方向制御用にQ個、水平方向制御用の波長可変光源がN個である。このように、構成部品が多いため、装置の小型、軽量化が困難であり、装置のコストも増大するという問題点があった。 In order to control one beam in two dimensions, the conventional optical control type TTD array antenna apparatus has Q as the number of elements in the horizontal direction and N as the number of elements in the vertical direction. The required number is N + Q × N for the optical modulator, one dispersion fiber group for vertical control, Q for horizontal control, and N wavelength variable light sources for horizontal control. As described above, since there are many components, it is difficult to reduce the size and weight of the apparatus, and the cost of the apparatus increases.
また、水平方向、垂直方向それぞれ、各アンテナ素子毎に独立した遅延時間もしくは位相の制御ができないため、光ファイバやマイクロ波の長さにバラツキがあったり、変動が生じた場合に補正することが困難であったりするという問題点もあった。 In addition, since the delay time or phase cannot be controlled independently for each antenna element in the horizontal direction and the vertical direction, it is possible to correct for variations in optical fiber or microwave length or fluctuations. There was also a problem that it was difficult.
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、小型、軽量な2次元ビーム制御可能な実時間遅延型の光制御型アレーアンテナを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a small and lightweight real-time delay type optically controlled array antenna capable of two-dimensional beam control.
この発明に係る光制御型アレーアンテナ装置は、第1の波長可変光源から出力された光を第1のマイクロ波に周波数変調する第1の光変調器と、前記第1の光変調器により変調された変調光を複数に分岐する第1の光分配器と、前記第1の光分配器で分岐された各分岐光間に入力光の波長に応じた遅延時間差の分布を形成して出力する第1の光遅延時間分布形成手段と、前記第1の光遅延時間分布形成手段により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第1の光分波器と、前記複数の第1の光分波器から出力される各分岐光を前記第1のマイクロ波に変換する複数の第1の光電変換器と、第2の波長可変光源から出力された光を第2のマイクロ波に周波数変調する第2の光変調器と、前記第2の光変調器により変調された変調光を複数に分岐する第2の光分配器と、前記第2の光分配器で分配された各分岐光間に入力光の波長に応じた遅延時間差の分布を形成して出力する第2の光遅延時間分布形成手段と、前記第2の光遅延時間分布形成手段により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第2の光分波器と、前記複数の第2の光分波器から出力される各分岐光を前記第2のマイクロ波に変換する複数の第2の光電変換器と、前記第1の光電変換器から出力された第1のマイクロ波と、前記第2の各光電変換器から出力された第2のマイクロ波との和を出力する複数のマイクロ波ミキサと、前記複数のマイクロ波ミキサから出力されるマイクロ波信号を空間に放射するアレーアンテナとを備えたものである。 An optical control type array antenna apparatus according to the present invention includes a first optical modulator that frequency-modulates light output from a first wavelength tunable light source into a first microwave, and a modulation by the first optical modulator. A delay time difference distribution according to the wavelength of the input light is formed and output between the first optical distributor for branching the modulated light into a plurality of light and each branched light branched by the first optical distributor. A first optical delay time distribution forming unit; a plurality of first optical demultiplexers for branching each branched light in which a delay time difference distribution is formed by the first optical delay time distribution forming unit; A plurality of first photoelectric converters that convert each branched light output from the first optical demultiplexer into the first microwave, and light output from the second wavelength variable light source is converted to the second micro wave. A second optical modulator that frequency modulates the wave, and a modulation modulated by the second optical modulator. A second optical distributor that splits the light into a plurality of light beams, and a delay time distribution corresponding to the wavelength of the input light between each branched light distributed by the second optical distributor and output the second optical distributor An optical delay time distribution forming unit; a plurality of second optical demultiplexers for branching each branched light in which a delay time difference distribution is formed by the second optical delay time distribution forming unit; A plurality of second photoelectric converters for converting each branched light output from the optical demultiplexer into the second microwave; the first microwave output from the first photoelectric converter; A plurality of microwave mixers that output a sum of the second microwaves output from each of the second photoelectric converters; and an array antenna that radiates microwave signals output from the plurality of microwave mixers into space. It is equipped with.
この発明によれば、大幅に部品点数を削減することができ、小型、軽量、低コスト化に有効な2次元ビーム制御可能な光制御型アレーアンテナ装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to significantly reduce the number of components, and it is possible to obtain an optically controlled array antenna apparatus capable of two-dimensional beam control that is effective in reducing size, weight, and cost.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る光制御型TTDアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図1に示す光制御型TTDアレーアンテナ装置は、第1の波長可変レーザ制御装置1からの制御信号に従って所定の波長のレーザ光を出力する波長可変光源としての第1の波長可変レーザ2から出力された光を第1のマイクロ波入力端子3から入力された第1のマイクロ波に周波数変調する第1の光変調器4と、第1の光変調器4により変調された変調光を複数に分岐する第1の光分配器5と、第1の光分配器5で分岐された各分岐光間に入力光の波長に応じた遅延時間差の分布を形成して出力する光遅延時間分布形成手段としての第1の分散光ファイバプリズム20と、第1の分散光ファイバプリズム20により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第1の光分波器30−1〜30−Mと、第1の光分波器30−1〜30−Mから出力される各分岐光を前記第1のマイクロ波に変換する複数の第1の光電変換器40−1−1〜40−M−Nとを備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical control type TTD array antenna apparatus according to
また、第2の波長可変レーザ制御装置11からの制御信号に従って所定の波長のレーザ光を出力する波長可変光源としての第2の波長可変レーザ12から出力された光を第2のマイクロ波入力端子13から入力された第2のマイクロ波に周波数変調する第2の光変調器14と、第2の光変調器14により変調された変調光を複数に分岐する第2の光分配器15と、第2の光分配器15で分岐された各分岐光間に入力光の波長に応じた遅延時間差の分布を形成して出力する光遅延時間分布形成手段としての第2の分散光ファイバプリズム22と、第2の分散光ファイバプリズム22により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第2の光分波器31−1〜31−Nと、第2の光分波器31−1〜31−Nから出力される各分岐光を前記第2のマイクロ波に変換する複数の第2の光電変換器41−1−1〜41−M−Nとを備えている。
In addition, the light output from the second wavelength
さらに、第1の光電変換器40−1−1〜40−M−Nから出力された第1のマイクロ波と、第2の各光電変換器41−1−1〜41−M−Nから出力された第2のマイクロ波との和を出力する複数のマイクロ波ミキサ50−1−1〜50−M−Nと、複数のマイクロ波ミキサ50−1−1〜50−M−Nから出力されるマイクロ波信号を空間に放射するアンテナ素子60−1−1〜60−M−Nからなるアレーアンテナ61とを備えている。
Further, the first microwaves output from the first photoelectric converters 40-1-1-1 to 40-MN and the outputs from the second photoelectric converters 41-1-1-1 to 41-MN. Output from the plurality of microwave mixers 50-1-1-1 to 50-MN and the plurality of microwave mixers 50-1-1-1 to 50-MN. And an
なお、図1中の実線は、光ファイバケーブルなどの光信号の接続を、破線はマイクロ波同軸ケーブルなどの電気信号の接続を表す。 The solid line in FIG. 1 represents the connection of an optical signal such as an optical fiber cable, and the broken line represents the connection of an electrical signal such as a microwave coaxial cable.
次に動作について説明する。第1の波長可変レーザ2は、第1の波長可変レーザ制御装置1からの制御信号に従い所定波長のレーザ光が出力する。第1の波長可変レーザ2からの出力レーザ光は光ファイバを介して第1の光変調器4に入力される。第1の光変調器4に入力されたレーザ光は、第1のマイクロ波入力端子3から入力された第1のマイクロ波で変調されて出力される。第1の光変調器4により変調された変調光は、第1の光分配器5により複数(M個)に分岐され、各々第1の分散光ファイバプリズム20に入射する。
Next, the operation will be described. The first wavelength
図2は、第1の分散光ファイバプリズム20の構成例を示す図である。図2に示すように、第1の分散光ファイバプリズム20は、長さの異なる波長分散量が大きな高分散光ファイバ21−1〜21−Nで構成できる。高分散光ファイバを伝搬した後の群遅延時間は、ファイバの長さ、波長に比例するため、長さの異なる複数の高分散ファイバへの入力する光の波長を変えることにより、各高分散ファイバからの出射光の群遅延時間を制御することができる。同様の機能は、高分散ファイバの変わりに、チャープド・ファイバ・グレーティングなどを用いても実現することができる。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the first dispersion
第1の分散光ファイバプリズム20の各光ファイバを出力した各レーザ光は、各々光ファイバを介して各々光分波器30−1〜30−Mにて、それぞれ複数(N個)に分岐される。各分岐光は、それぞれ光ファイバを介して光電変換器40−1−1〜40−M−Nに入力され、第1のマイクロ波に各々変換される。
Each laser beam output from each optical fiber of the first dispersion
一方、第2の波長可変レーザ12は、第2の波長可変レーザ制御装置11からの制御信号に従い所定波長のレーザ光が出力する。第2の波長可変レーザ12からの出力レーザ光は光ファイバを介して第2の光変調器14に入力される。第2の光変調器14に入力されたレーザ光は、第2のマイクロ波入力端子13から入力された第2のマイクロ波で変調されて出力される。第2の光変調器14により変調された変調光は、第2の光分配器15により複数(N個)に分岐され、各々第2の分散光ファイバプリズム22に入射する。
On the other hand, the second wavelength
第2の光分配器15からの各分岐光は、第2の分散光ファイバプリズム22で、前記第1の分散光ファイバプリズム20と同様に、第2の波長可変レーザ12の波長により決まる遅延時間差の分布を形成して各々出力される。各出力光は、各々光ファイバを介して各々第2の光分波器31−1〜31−NにてM個に分岐される。各分岐光は、それぞれ光ファイバを介して第2の光電変換器41−1−1〜41−M−Nに入力され、第2のマイクロ波に各々変換される。
Each branched light from the second
マイクロ波ミキサ50−1−1〜50−M−Nは、第1のマイクロ波と第2のマイクロ波が入力され、第1のマイクロ波の周波数と第2のマイクロ波の周波数との和成分と差成分を出力する。ここで、例えば、マイクロ波ミキサ50−1−1〜50−M−Nに対し、第1のマイクロ波を中間周波数(IF)信号とし、第2のマイクロ波をローカル(LO)信号として入力すると、第1と第2の周波数の和の周波数成分のマイクロ波が出力される。このとき、各ミキサ50−1−1〜50−M−Nの出力信号の位相分布は、各々第1、第2のマイクロ波の位相の和となる。 The microwave mixers 50-1-1 to 50 -MN receive the first microwave and the second microwave, and the sum component of the frequency of the first microwave and the frequency of the second microwave And the difference component is output. Here, for example, when the first microwave is input as an intermediate frequency (IF) signal and the second microwave is input as a local (LO) signal to the microwave mixers 50-1-1-1 to 50-MN. The microwave of the frequency component of the sum of the first and second frequencies is output. At this time, the phase distribution of the output signals of the mixers 50-1-1-1 to 50-MN is the sum of the phases of the first and second microwaves, respectively.
アレーアンテナ61を構成する各アンテナ素子60−1−1〜60−M−Nは、前記マイクロ波の信号を各々入力することにより、アレーアンテナ61からマイクロ波信号が放射される。
The antenna elements 60-1-1 to 60 -MN constituting the
ここで、マイクロ波信号の位相分布(遅延時間分布)について説明する。
第1の分散光ファイバプリズム20を出力したレーザ光は、各々第1の波長可変レーザ2の波長により、所定の遅延時間分布に変換される。各レーザ光は、互いに位相(遅延時間)差を保持したまま、光電変換器41−1−1〜41−M−Nでマイクロ波に変換される。
Here, the phase distribution (delay time distribution) of the microwave signal will be described.
The laser light output from the first dispersion
同様に、第2の分散光ファイバプリズム22から出力したレーザ光も、第2の波長可変レーザ12の波長により、所定の遅延時間分布を取り、その分布を保持したまま、第2の光電変換器41−1−1〜40−M−Nで各々マイクロ波に変換される。
Similarly, the laser light output from the second dispersion
マイクロ波ミキサ50−1−1〜50−M−Nでは、前記第1の遅延時間分布と第2の遅延時間分布の和成分が出力されることから、第1の波長可変レーザ2の波長により、水平方向のビーム走査を、第2の波長可変レーザ12の波長により、垂直方向のビーム走査が可能となり、2次元のビーム走査を行うことができる。
In the microwave mixers 50-1-1 to 50 -MN, the sum component of the first delay time distribution and the second delay time distribution is output. Therefore, depending on the wavelength of the first
以上のように、実施の形態1によれば、水平方向のビーム走査用のマイクロ波信号と、垂直方向のマイクロ波信号とを別々に形成していることから、光変調器の必要数は2個に、また、分散光ファイバプリズム(従来例では分散ファイバ群と記述)も2個に、さらに、波長可変レーザも2個にするこができるため、大幅に部品点数を削減することができ、小型、軽量、低コスト化に有効となる。 As described above, according to the first embodiment, since the microwave signal for horizontal beam scanning and the microwave signal in the vertical direction are formed separately, the required number of optical modulators is 2. In addition, since the number of dispersion optical fiber prisms (described as a dispersion fiber group in the conventional example) can be reduced to two, and the number of wavelength tunable lasers can be decreased to two, the number of parts can be greatly reduced. Effective for miniaturization, light weight and low cost.
実施の形態2.
上述した実施の形態1では、二つの波長可変レーザの波長を制御することにより、2次元のビーム走査を実現したものであるが、次に、ビーム形状の制御と走査を併せて行う実施の形態について説明する。
In the first embodiment described above, two-dimensional beam scanning is realized by controlling the wavelengths of the two wavelength tunable lasers. Next, an embodiment in which beam shape control and scanning are performed together. Will be described.
図3は、この発明の実施の形態2に係る光制御型TTDアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図3に示す光制御型TTDアレーアンテナ装置において、図1及び図2に示す構成と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。図3に示す光制御型TTDアレーアンテナ装置は、図1に示す第1と第2の光変調器4と14の代わりに、光分配器5と15により分岐された各分岐光を第1と第2の所望の位相分布に従うマイクロ波に周波数変調する複数の光変調器4−1〜4−Mと14−1〜14−Nを備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an optically controlled TTD array antenna apparatus according to
ここで、複数の光変調器4−1〜4−Mは、第1のマイクロ波信号入力端子3から入力したマイクロ波信号を第1のマイクロ波分配器101により複数個に分岐した各分岐マイクロ波信号を、位相制御入力端子102からの入力信号に従い各マイクロ波移相器103−1〜103−Mにより位相変調したものを入力変調信号として入力し、第1の光分配器5により分岐された各分岐光を変調して第1の分散光ファイバプリズム20に入力する。複数の光変調器14−1〜14−Nも同様に処理し、第2の光分配器15により分岐された各分岐光を変調して第2の分散光ファイバプリズム22に入力する。
Here, each of the plurality of optical modulators 4-1 to 4 -M has a branching micro wave that is obtained by branching the microwave signal input from the first microwave signal input terminal 3 into a plurality of parts by the
次に動作について説明する。第1の波長可変レーザ2から出射した第1のレーザ光は、第1の光分配器5によりM個に分岐し、それぞれ第1の光変調器4−1〜4−Mに入力する。また、第1のマイクロ波信号入力端子3から入力したマイクロ波信号は、第1のマイクロ波分配器101により、複数M個に分岐される。各分岐マイクロ波信号は、各々マイクロ波移送器103−1〜103−Mにより、位相制御入力端子102からの入力信号に従い、各々位相変調されたマイクロ波信号となり、それぞれ光変調器4−1〜4−Mへの入力変調信号となる。各光変調器4−1〜4−Mから出力した変調光は、各々第1の分散光ファイバプリズム20に入力され、実施の形態1と同様に、光分配器30−1〜30−Mで分岐し、各々光電変換器40−1−1〜40−M−Nでマイクロ波信号に変換される。
Next, the operation will be described. The first laser light emitted from the first
一方、第2の波長可変レーザ12から出射した第2のレーザ光は、第2の光分配器15によりN個に分岐し、それぞれ第2の光変調器14−1〜14−Nに入力する。また、第2のマイクロ波信号入力端子13から入力したマイクロ波信号は、第2のマイクロ波分配器111により、複数N個に分岐される。各分岐マイクロ波信号は、各々マイクロ波移送器113−1〜113−Nにより、位相制御入力端子112からの入力信号に従い、各々位相変調されたマイクロ波信号となり、それぞれ光変調器14−1〜14−Nへの入力変調信号となる。各光変調器14−1〜14−Nから出力した変調光は、各々第2の分散光ファイバプリズム22に入力され、実施の形態1と同様に、光分配器31−1〜31−Mで分岐し、光電変換器41−1−1〜41−M−Nでマイクロ波信号に変換される。
On the other hand, the second laser light emitted from the second
従って、実施の形態2によれば、第1の波長可変レーザ2及び第2の波長可変レーザ12から出射したレーザ光はそれぞれマイクロ波に変換され、マイクロ波ミキサ50−1−1〜50−M−Nで周波数変換される。このとき、第1の光変調器4−1〜4−Mに入力する各マイクロ波の位相分布を制御することにより、アレーアンテナ61から放射するビームの水平方向の形状を制御し、第2の光変調器14−1〜14−Nに入力する各マイクロ波の位相分布を制御することにより、アレーアンテナ61から放射するビームの垂直方向の形状を制御することができる。
Therefore, according to the second embodiment, the laser beams emitted from the first
また、第1の波長可変レーザ2の波長を制御することにより、前記のビーム形状を保ったまま、水平方向にビーム走査することができ、第2の波長可変レーザ12の波長を制御することにより、垂直方向にビーム走査することが可能となる。
Further, by controlling the wavelength of the first
また、第1の光変調器4−1〜4−Mにより、水平方向の位相分布を中心素子を基準に180度反転させることにより、水平方向にヌルを形成したまま、ビームを走査することも可能である。 In addition, the first optical modulators 4-1 to 4-M invert the phase distribution in the horizontal direction by 180 degrees with respect to the central element, thereby scanning the beam while forming a null in the horizontal direction. Is possible.
同様に、第2の光変調器14−1〜14−Nにより、垂直方向にヌルを形成すること、第1と第2の光変調器4−1〜4−M、14−1〜14−Nにより、水平垂直方向にヌルを形成し、走査することも可能となる。 Similarly, a null is formed in the vertical direction by the second optical modulators 14-1 to 14-N, and the first and second optical modulators 4-1 to 4-M and 14-1 to 14- With N, it is possible to form a null in the horizontal and vertical directions and perform scanning.
実施の形態3.
図4は、この発明の実施の形態3に係る光制御型TTDアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図4に示す光制御型TTDアレーアンテナ装置において、図1乃至図3に示す構成と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。図4に示す光制御型TTDアレーアンテナ装置は、図3に示す光変調器4−1〜4−Mと14−1〜14−Nの代わりに、第1と第2の光周波数・位相変換装置120−1〜120−Mと130−1〜130−Nを備えている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an optical control type TTD array antenna apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the optical control type TTD array antenna apparatus shown in FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 1 to FIG. The optical control type TTD array antenna apparatus shown in FIG. 4 has first and second optical frequency / phase conversions instead of the optical modulators 4-1 to 4-M and 14-1 to 14-N shown in FIG. Devices 120-1 to 120-M and 130-1 to 130-N are provided.
次に動作について説明する。第1の波長可変レーザ2から出射した第1のレーザ光は、第1の光分配器5によりM個に分岐され、それぞれ第1の光周波数・位相変換装置120−1〜120−Mに入力される。光周波数・位相変換装置120−1〜120−Mでは、入力光を二分し、片方の光の周波数を第1のマイクロ波入力端子3から入力される第1のマイクロ波の周波数に応じてシフトさせ、他方の光の位相を位相制御入力端子102から入力される位相制御信号に応じて位相シフトさせる。周波数、位相シフトされた各分岐光を合成し出力する。例えば、第1の波長可変レーザ2の出力光をsin(2π・fc1・t)とおくと、第1の光周波数・位相変換装置120−1〜120−Mからの出力光は、sin[2π(fc1+fRF1)t]とsin(2π・fc1・t+φ1)の2光となる。なお、周波数のシフト量をfRF1と、位相シフト量をφ1とおいた。また、二分岐した光の片方に対し、周波数シフトかつ位相シフトをさせてもよい。この場合は、出力光はsin[2π(fc+fRF)t+φ]とsin(2π・fc・t)の2光となる。
Next, the operation will be described. The first laser light emitted from the first
このような光周波数・位相変換装置120−1〜120−Mは、音響光学効果を用いた光周波数シフタや、電気光学効果を用いた光位相変調器などで実現することができる。各第1の光周波数・位相変換装置120−1〜120−Mから出力した第1の変換光は、各々第1の分散光ファイバプリズム20に入力され、実施の形態2と同様に、光分配器30−1〜30−Mで分岐され、光電変換器40−1−1〜M−Nでマイクロ波信号に変換される。
Such optical frequency / phase converters 120-1 to 120-M can be realized by an optical frequency shifter using an acoustooptic effect, an optical phase modulator using an electrooptic effect, or the like. The first converted light output from each of the first optical frequency / phase converters 120-1 to 120-M is input to the first dispersion
一方、第2の波長可変レーザ12から出射した第2のレーザ光は、第2の光分配器15によりN個に分岐され、それぞれ第2の光周波数・位相変換装置130−1〜130−Nに入力される。第2の光周波数・位相変換装置130−1〜130−Nでは、第1の光周波数・位相変換装置120−1〜120−Mと同様に、第2のマイクロ波周波数により周波数シフト、第2の位相制御信号により位相シフトされた合成光を出力する。このとき、第2の波長可変レーザ12の出力光をsin(2π・fc2・t)とおくと、第2の光周波数・位相変換装置からの出力光は、sin[2π(fc2+fRF2)t]とsin(2π・fc2・t+φ2)の二光となる。なお、周波数のシフト量をfRF2と、位相シフト量をφ2とおいた。
On the other hand, the second laser light emitted from the second
各第2の光周波数・位相変換装置130−1〜130−Nから出力した変換光は、各々第2の分散光ファイバプリズム22に入力され、実施の形態2と同様に、光分配器31−1〜31−Nで分岐され、光電変換器41−1−1〜41−M−Nでマイクロ波信号に変換される。
The converted lights output from the second optical frequency / phase converters 130-1 to 130 -N are respectively input to the second dispersion
従って、実施の形態3によれば、第1の波長可変レーザ2及び第2の波長可変レーザ12から出射したレーザ光はそれぞれマイクロ波に変換され、マイクロ波ミキサ50−1−1〜50−M−Nで周波数変換され、実施の形態2と同様の機能を実現することができる。
Therefore, according to the third embodiment, the laser beams emitted from the first
前記の実施の形態2では、光信号に重畳するマイクロ波の位相を制御していることから、マイクロ波の波長オーダのサイズの移送器が必要となるが、本実施の形態3では、光の位相を制御していることから、移送器のサイズは光の波長オーダにすることができるため、実施の形態2に対し、装置の小型・軽量化に有効である。 In the second embodiment, since the phase of the microwave superimposed on the optical signal is controlled, a transporter having a size on the order of the wavelength of the microwave is required. Since the phase is controlled, the size of the transfer device can be in the order of the wavelength of the light, which is effective for reducing the size and weight of the apparatus compared to the second embodiment.
実施の形態4.
図5は、この発明の実施の形態4に係る光制御型TTDアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図5に示す光制御型TTDアレーアンテナ装置において、図1乃至図4に示す構成と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。図5に示す光制御型TTDアレーアンテナ装置は、図1に示す第1の光変調器4と第1の光分配器5の代わりに、第1の波長可変レーザ2から出力された光を、第1のマイクロ波入力端子3から入力される第1のマイクロ波で離調(周波数シフト)した周波数差の二光に変換する第1の光周波数変換装置140と、第1の光周波数変換装置140の出力した一方の光を、第1の信号光ビーム210に変換するビーム変換装置としてのレンズ200と、レンズ200からの信号光ビーム210を制御信号入力端子201からの入力信号に応じて所望の位相分布の信号光ビームに変換変調する第1の空間位相変調器202と、第1の光周波数変換装置140の出力した他方の光を、ローカル光ビーム211に変換するビーム変換装置としてのレンズ204と、信号光ビームとローカル光ビームとを空間的に合成する光合成器としてのビーム合成器203と、ビーム合成器203からの合成光ビーム212を空間的にサンプリングする第1の光ファイバアレー205とを備えている。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an optical control type TTD array antenna apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In the optical control type TTD array antenna apparatus shown in FIG. 5, the same parts as those shown in FIG. 1 to FIG. The optically controlled TTD array antenna apparatus shown in FIG. 5 uses the light output from the first
同様に、図1に示す第2の光変調器14と第2の光分配器15の代わりに、第2の光周波数変換装置141と、レンズ220と、第2の空間位相変調器222と、レンズ224と、ビーム合成器223と、第2の光ファイバアレー225とを備えている。
Similarly, instead of the second
次に動作について説明する。第1の波長可変レーザ2から出射した光は、マイクロ波入力端子3から入力されたマイクロ波信号を入力として、第1の光周波数変換装置140にて、2分岐され、二つの分岐光間の周波数差がマイクロ波となり、出力される。片側の出力光を信号光と、他方をローカル光とおく。このような光周波数変換装置140は、LiNbO3を用いたマッハツェンダー型光変調器などを用いることにより実現されている。信号光は空間に放射され、レンズ200により信号光ビーム210に変換された後、第1の空間光変調器202に入力する。信号光ビーム210は、第1の空間光変調器202において、空間光変調器制御信号入力端子201からの入力信号により、所望の位相分布の信号光ビーム210に変換され、ビーム合成器203に入射する。空間位相変調器としては、例えば液晶などにより実用化されている。
Next, the operation will be described. The light emitted from the first
一方、ローカル光ビームも空間に放射され、レンズ204によりローカル光ビーム211に変換された後、ビーム合成器203により、前述の信号光ビーム210と空間的に合成される。合成ビーム光212は、第1の光ファイバアレー205の各光ファイバに入射し、第1の分散光ファイバプリズム20にて、第1の波長可変レーザ2の波長に応じた遅延時間分布に変換される。
On the other hand, the local light beam is also radiated into the space, converted into the
また、第2の波長可変レーザ12から出射した光も同様に、第2の周波数変換装置141により、第2の信号光と第2のローカル光の二光に変換され、空間に放射され、レンズ220、224により第2の信号光ビーム230、ローカル光ビーム231となる。第2の信号光ビーム230は、第2の空間位相変調器222により所望の位相分布の信号光ビーム230に変換され、ビーム合成器223に入射する。また、第2のローカル光ビーム231もビーム合成器223に入射し、信号光ビーム230と空間的に合成される。合成ビーム光232は、第2の光ファイバアレー225の各光ファイバに入射し、第2の分散光ファイバプリズム22にて、第2の波長可変レーザ12の波長に応じた遅延時間分布に変換される。
Similarly, the light emitted from the second
従って、実施の形態4によれば、第1および第2の空間位相変調器202、222を用いて、光波の位相分布を制御することから、アンテナの素子数の増加量に対する、位相変調機能のサイズの増加量は小さくなる。
Therefore, according to the fourth embodiment, since the phase distribution of the light wave is controlled by using the first and second
実施の形態5.
図6は、この発明の実施の形態5に係る光制御型TTDアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図6に示す光制御型TTDアレーアンテナ装置において、図1乃至図5に示す構成と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。図6に示す光制御型TTDアレーアンテナ装置は、図5に示す第2の光周波数変換装置141と、レンズ220と、第2の空間位相変調器222と、レンズ224と、ビーム合成器223と、第2の光ファイバアレー225の代わりに、光変調器14と光分配器15とを備えている。また、光ファイバアレー205が複数N層に積層された2次元光ファイバアレーで構成されている。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an optical control type TTD array antenna apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In the optical control type TTD array antenna apparatus shown in FIG. 6, the same parts as those shown in FIG. 1 to FIG. The optical control type TTD array antenna apparatus shown in FIG. 6 includes a second
次に動作について説明する。第1の波長可変レーザ2から出射した光は、マイクロ波入力端子3から入力されたマイクロ波信号を入力として、第1の光周波数変換装置140にて、信号光と、ローカル光に変換される。信号光は空間に放射され、レンズ200により信号光ビーム210に変換された後、空間光変調器202に入力する。信号光ビーム210は、空間光変調器202において、空間光変調器制御信号入力端子201からの入力信号により、所望の2次元位相分布の信号光ビーム210に変換され、ビーム合成器203に入射する。
Next, the operation will be described. The light emitted from the first
一方、ローカル光ビームも空間に放射され、レンズ204によりローカル光ビーム211に変換された後、ビーム合成器203により、前述の信号光ビーム210と空間的に合成される。合成ビーム光212は、光ファイバアレーが複数N層に積層された2次元光ファイバアレー205の各光ファイバに入力する。各2次元光ファイバアレー205を構成する各光ファイバアレーに入射した光は、各々分散光ファイバプリズム20−1〜20−Nによりその第1の波長可変レーザ2の波長に応じた遅延時間分布をとり、光電変換器40−1−1〜40−M−Nにて、その遅延時間分布を保持したマイクロ波信号に変換される。
On the other hand, the local light beam is also radiated into the space, converted into the
また、第2の波長可変レーザ12から出射した光は、光変調器13により第2のマイクロ波で変調され、第2の光分配器15により、複数N個に分岐し、各々第2の分散光ファイバプリズム22に入射する。
The light emitted from the second
従って、実施の形態5によれば、第1の信号光ビーム210に対し、2次元的に位相分布を制御できることから、アレーアンテナから放射するビームの形状を2次元的に制御しつつ、垂直、水平方向にビームを走査することが可能となる。
Therefore, according to the fifth embodiment, since the phase distribution can be controlled two-dimensionally with respect to the first
また、2次元の空間位相変調器203により、全てのアンテナ素子60−1−1〜60−M−Nに対し、独立に位相制御が可能となることから、各アンテナ素子60−1−1〜60−M−Nに接続されたマイクロ波ケーブル、光ファイバ間の長さのバラツキを、校正することも可能となる。
In addition, since the two-dimensional
実施の形態6.
図7は、この発明の実施の形態6に係る光制御型TTDアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図7に示す光制御型TTDアレーアンテナ装置において、図1乃至図6に示す構成と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。図7に示す光制御型TTDアレーアンテナ装置は、図6示す空間位相変調器202の代わりに、レンズ200からの信号光ビーム210の強度分布を制御信号入力端子201からの入力信号により変調する光空間変調器300と、光空間変調器300からの変調光をフーリエ変換するフーリエ変換光学系としての光学レンズ301とを備えている。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an optical control type TTD array antenna apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. In the optical control type TTD array antenna apparatus shown in FIG. 7, the same components as those shown in FIG. 1 to FIG. The optical control type TTD array antenna apparatus shown in FIG. 7 is a light that modulates the intensity distribution of the
すなわち、上述した実施の形態5および6においては、空間位相変調器202,222を用いて位相分布を制御していたが、図7のようなフーリエ変換光学系を用いて位相分布を制御しても良い。ここで、信号光ビーム210の空間強度分布を所望のアンテナ放射ビーム形状としたとき、フーリエ変換光学系301により、光ファイバアレー205の入射面には、前記の信号光の空間強度分布がフーリエ変換された分布が形成され、光ファイバアレー205にサンプリングされる。これが、光電変換装置40−1−1〜40−M−Nでマイクロ波に変換され、アレーアンテナ61から空間に放射するビームの形状は、前記の信号光の空間強度分布と相似な形状となる。さらに、第1、第2の波長可変レーザ2、12の波長を制御することにより、ビーム形状を維持したまま、ビームを走査することが可能となる。
That is, in Embodiments 5 and 6 described above, the phase distribution is controlled using the
1 第1の波長可変レーザ制御装置、2 第1の波長可変レーザ、3 第1のマイクロ波入力端子、4,4−1〜4−M 第1の光変調器、5 第1の光分配器、11 第2の波長可変レーザ制御装置、12 第2の波長可変レーザ、13 第2のマイクロ波入力端子、14,14−1〜14−N 第2の光変調器、15 第2の光分配器、20 第1の分散光ファイバプリズム、21−1〜21−N 高分散光ファイバ、22 第2の分散光ファイバプリズム、30−1〜30−M 第1の光分波器、31−1〜31−N 第2の光分波器、40−1−1〜40−M−N 第1の光電変換器、41−1−1〜41−M−N 第2の光電変換器、50−1−1〜50−M−N マイクロ波ミキサ、60−1−1〜60−M−N アンテナ素子、61 アレーアンテナ、101 第1のマイクロ波分配器、102 位相制御入力端子、103−1〜103−M マイクロ波移相器、111 第2のマイクロ波分配器、112 位相制御入力端子、120−1〜120−M 第1の光周波数・位相変換装置、130−1〜130−N 第2の光周波数・位相変換装置、140 第1の光周波数変換装置、141 第2の光周波数変換装置、200 レンズ、201 制御信号入力端子、202 第1の空間位相変調器、203 ビーム合成器、204 レンズ、205 第1の光ファイバアレー、210 第1の信号光ビーム、211 ローカル光ビーム、212 合成光ビーム、220 レンズ、222 第2の空間位相変調器、224 レンズ、223 ビーム合成器、225 第2の光ファイバアレー、300 光空間変調器、301 光学レンズ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st tunable laser control apparatus, 2 1st tunable laser, 3 1st microwave input terminal, 4,4-1 to 4-M 1st optical modulator, 5 1st optical splitter , 11 2nd wavelength tunable laser control device, 12 2nd wavelength tunable laser, 13 2nd microwave input terminal, 14, 14-1 to 14-N 2nd optical modulator, 15 2nd optical distribution 20 First dispersion optical fiber prism, 21-1 to 21-N High dispersion optical fiber, 22 Second dispersion optical fiber prism, 30-1 to 30-M First optical demultiplexer, 31-1 To 31-N second optical demultiplexer, 40-1-1 to 40-MN first photoelectric converter, 41-1-1 to 41-MN second photoelectric converter, 50- 1-1 to 50-MN microwave mixer, 60-1-1 to 60-MN antenna element, 61 array antenna, 1 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st microwave distributor, 102 phase control input terminal, 103-1 to 103-M microwave phase shifter, 111 2nd microwave distributor, 112 phase control input terminal, 120-1 to 120-M 1st optical frequency / phase conversion device, 130-1 to 130-N 2nd optical frequency / phase conversion device, 140 1st optical frequency conversion device, 141 2nd optical frequency conversion device, 200 lens, 201 control Signal input terminal 202 first spatial phase modulator 203 beam combiner 204 lens 205 first optical fiber array 210 first signal light beam 211 local light beam 212 combined light beam 220 lens 222 second spatial phase modulator, 224 lens, 223 beam combiner, 225 second optical fiber array, 300 optical spatial modulator, 301 optical lens .
Claims (7)
前記第1の光変調器により変調された変調光を複数に分岐する第1の光分配器と、
前記第1の光分配器で分岐された各分岐光間に入力光の波長に応じた遅延時間差の分布を形成して出力する第1の光遅延時間分布形成手段と、
前記第1の光遅延時間分布形成手段により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第1の光分波器と、
前記複数の第1の光分波器から出力される各分岐光を前記第1のマイクロ波に変換する複数の第1の光電変換器と、
第2の波長可変光源から出力された光を第2のマイクロ波に周波数変調する第2の光変調器と、
前記第2の光変調器により変調された変調光を複数に分岐する第2の光分配器と、
前記第2の光分配器で分配された各分岐光間に入力光の波長に応じた遅延時間差の分布を形成して出力する第2の光遅延時間分布形成手段と、
前記第2の光遅延時間分布形成手段により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第2の光分波器と、
前記複数の第2の光分波器から出力される各分岐光を前記第2のマイクロ波に変換する複数の第2の光電変換器と、
前記第1の光電変換器から出力された第1のマイクロ波と、前記第2の各光電変換器から出力された第2のマイクロ波との和を出力する複数のマイクロ波ミキサと、
前記複数のマイクロ波ミキサから出力されるマイクロ波信号を空間に放射するアレーアンテナと
を備えた光制御型アレーアンテナ装置。 A first optical modulator that frequency-modulates light output from the first wavelength-tunable light source into a first microwave;
A first optical distributor for branching the modulated light modulated by the first optical modulator into a plurality of parts;
First optical delay time distribution forming means for forming and outputting a distribution of delay time differences according to the wavelength of input light between the branched lights branched by the first optical distributor;
A plurality of first optical demultiplexers for branching each branched light in which a delay time difference distribution is formed by the first optical delay time distribution forming means;
A plurality of first photoelectric converters for converting each branched light output from the plurality of first optical demultiplexers into the first microwave;
A second optical modulator that frequency-modulates light output from the second variable wavelength light source into a second microwave;
A second optical distributor for branching the modulated light modulated by the second optical modulator into a plurality of parts;
Second optical delay time distribution forming means for forming and outputting a distribution of delay time differences according to the wavelength of input light between the branched lights distributed by the second optical distributor;
A plurality of second optical demultiplexers for branching each branched light in which the delay time difference distribution is formed by the second optical delay time distribution forming means;
A plurality of second photoelectric converters for converting each branched light output from the plurality of second optical demultiplexers into the second microwave;
A plurality of microwave mixers for outputting a sum of the first microwave output from the first photoelectric converter and the second microwave output from the second photoelectric converter;
An optically controlled array antenna apparatus comprising: an array antenna that radiates microwave signals output from the plurality of microwave mixers into space.
前記第1の光分配器で分岐された各分岐光に対し第1の所望の位相分布でマイクロ波に周波数変調する複数の第1の光変調器と、
前記複数の第1の光変調器により変調された変調光に対し遅延時間分布を形成する第1の光遅延時間分布形成装置と、
前記第1の光遅延時間分布形成手段により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第1の光分波器と、
前記複数の第1の光分波器から出力される各分岐光を前記第1のマイクロ波に変換する複数の第1の光電変換器と、
第2の波長可変光源から出力された光を複数に分岐する第2の光分配器と、
前記第2の光分配器で分岐された各分岐光に対し第2の所望の位相分布でマイクロ波に周波数変調する複数の第2の光変調器と、
前記複数の第2の光変調器により変調された変調光に対し遅延時間分布を形成する第2の光遅延時間分布形成装置と、
前記第2の光遅延時間分布形成手段により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第2の光分波器と、
前記複数の第2の光分波器から出力される各分岐光を前記第2のマイクロ波に変換する複数の第2の光電変換器と、
前記第1の光電変換器から出力された第1のマイクロ波と、前記第2の各光電変換器から出力された第2のマイクロ波との和を出力する複数のマイクロ波ミキサと、
前記複数のマイクロ波ミキサから出力されるマイクロ波信号を空間に放射するアレーアンテナと
を備えた光制御型アレーアンテナ装置。 A first light distributor for branching the light output from the first variable wavelength light source into a plurality of light sources;
A plurality of first optical modulators that frequency-modulate microwaves with a first desired phase distribution with respect to each branched light branched by the first optical distributor;
A first optical delay time distribution forming device that forms a delay time distribution for the modulated light modulated by the plurality of first optical modulators;
A plurality of first optical demultiplexers for branching each branched light in which a delay time difference distribution is formed by the first optical delay time distribution forming means;
A plurality of first photoelectric converters for converting each branched light output from the plurality of first optical demultiplexers into the first microwave;
A second light distributor for branching the light output from the second variable wavelength light source into a plurality of light sources;
A plurality of second optical modulators that frequency-modulate each of the branched lights branched by the second optical distributor into microwaves with a second desired phase distribution;
A second optical delay time distribution forming device that forms a delay time distribution for the modulated light modulated by the plurality of second optical modulators;
A plurality of second optical demultiplexers for branching each branched light in which the delay time difference distribution is formed by the second optical delay time distribution forming means;
A plurality of second photoelectric converters for converting each branched light output from the plurality of second optical demultiplexers into the second microwave;
A plurality of microwave mixers for outputting a sum of the first microwave output from the first photoelectric converter and the second microwave output from the second photoelectric converter;
An optically controlled array antenna apparatus comprising: an array antenna that radiates microwave signals output from the plurality of microwave mixers into space.
前記第1の光分配器で分岐された各分岐光に対し第1のマイクロ波周波数により周波数シフトした光と第1の位相制御信号により位相シフトされた合成光を出力する第1の光周波数・位相変換装置と、
前記第1の光周波数・位相変換装置からの変換光に対し遅延時間分布を形成する第1の光遅延時間分布形成装置と、
前記第1の光遅延時間分布形成手段により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第1の光分波器と、
前記複数の第1の光分波器から出力される各分岐光を前記第1のマイクロ波に変換する複数の第1の光電変換器と、
第2の波長可変光源から出力された光を複数に分岐する第2の光分配器と、
前記第2の光分配器で分岐された各分岐光に対し第2のマイクロ波周波数により周波数シフトした光と第2の位相制御信号により位相シフトされた合成光を出力する第2の光周波数・位相変換装置と、
前記第2の光周波数・位相変換装置からの変換光に対し遅延時間分布を形成する第2の光遅延時間分布形成装置と、
前記第2の光遅延時間分布形成手段により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第2の光分波器と、
前記複数の第2の光分波器から出力される各分岐光を前記第2のマイクロ波に変換する複数の第2の光電変換器と、
前記第1の光電変換器から出力された第1のマイクロ波と、前記第2の各光電変換器から出力された第2のマイクロ波との和を出力する複数のマイクロ波ミキサと、
前記複数のマイクロ波ミキサから出力されるマイクロ波信号を空間に放射するアレーアンテナと
を備えた光制御型アレーアンテナ装置。 A first light distributor for branching the light output from the first variable wavelength light source into a plurality of light sources;
A first optical frequency that outputs light that has been frequency-shifted by a first microwave frequency and combined light that has been phase-shifted by a first phase control signal with respect to each branched light that has been branched by the first optical distributor. A phase converter,
A first optical delay time distribution forming device that forms a delay time distribution for the converted light from the first optical frequency / phase conversion device;
A plurality of first optical demultiplexers for branching each branched light in which a delay time difference distribution is formed by the first optical delay time distribution forming means;
A plurality of first photoelectric converters for converting each branched light output from the plurality of first optical demultiplexers into the first microwave;
A second light distributor for branching the light output from the second variable wavelength light source into a plurality of light sources;
A second optical frequency that outputs light that is frequency-shifted by a second microwave frequency and combined light that is phase-shifted by a second phase control signal for each branched light branched by the second optical distributor. A phase converter,
A second optical delay time distribution forming device that forms a delay time distribution for the converted light from the second optical frequency / phase converter;
A plurality of second optical demultiplexers for branching each branched light in which the delay time difference distribution is formed by the second optical delay time distribution forming means;
A plurality of second photoelectric converters for converting each branched light output from the plurality of second optical demultiplexers into the second microwave;
A plurality of microwave mixers for outputting a sum of the first microwave output from the first photoelectric converter and the second microwave output from the second photoelectric converter;
An optically controlled array antenna apparatus comprising: an array antenna that radiates microwave signals output from the plurality of microwave mixers into space.
前記第1の光周波数変換装置から出力される一方の光を第1の信号光ビームに変換する第1の信号光ビーム変換装置と、
前記第1のビーム変換装置からの第1の信号光ビーム光の空間位相分布を変調する第1の空間位相変調器と、
前記第1のビーム変換装置から出力される他方の光をローカル光ビームに変換する第1のローカル光ビーム変換装置と、
前記第1の空間位相変調器を介して変調された信号光ビームと前記第1のローカル光ビーム変換装置により変換されたローカル光ビームとを空間的に合成する第1の光合成器と、
前記第1の光合成器からの合成光ビームを空間的にサンプリングする第1の光ファイバアレーと、
前記第1の光ファイバアレーからの合成光ビームに対し遅延時間分布を形成する第1の光遅延時間分布形成装置と、
前記第1の光遅延時間分布形成手段により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第1の光分波器と、
前記複数の第1の光分波器から出力される各分岐光を前記第1のマイクロ波に変換する複数の第1の光電変換器と、
第2の波長可変光源から出力された光を第1のマイクロ波で離調した周波数差の二光に変換する第2の光周波数変換装置と、
前記第2の光周波数変換装置から出力される一方の光を第1の信号光ビームに変換する第2の信号光ビーム変換装置と、
前記第2のビーム変換装置からの第1の信号光ビーム光の空間位相分布を変調する第2の空間位相変調器と、
前記第2のビーム変換装置から出力される他方の光をローカル光ビームに変換する第2のローカル光ビーム変換装置と、
前記第2の空間位相変調器を介して変調された信号光ビームと前記第2のローカル光ビーム変換装置により変換されたローカル光ビームとを空間的に合成する第2の光合成器と、
前記第2の光合成器からの合成光ビームを空間的にサンプリングする第2の光ファイバアレーと、
前記第2の光ファイバアレーからの合成光ビームに対し遅延時間分布を形成する第2の光遅延時間分布形成装置と、
前記第2の光遅延時間分布形成手段により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第2の光分波器と、
前記複数の第2の光分波器から出力される各分岐光を前記第2のマイクロ波に変換する複数の第2の光電変換器と、
前記第1の光電変換器から出力された第1のマイクロ波と、前記第2の各光電変換器から出力された第2のマイクロ波との和を出力する複数のマイクロ波ミキサと、
前記複数のマイクロ波ミキサから出力されるマイクロ波信号を空間に放射するアレーアンテナと
を備えた光制御型アレーアンテナ装置。 A first optical frequency converter that converts light output from the first wavelength tunable light source into two lights having a frequency difference detuned by the first microwave;
A first signal light beam conversion device that converts one light output from the first optical frequency conversion device into a first signal light beam;
A first spatial phase modulator that modulates a spatial phase distribution of the first signal light beam from the first beam converter;
A first local light beam conversion device that converts the other light output from the first beam conversion device into a local light beam;
A first light combiner that spatially combines the signal light beam modulated via the first spatial phase modulator and the local light beam converted by the first local light beam converter;
A first optical fiber array for spatially sampling a combined light beam from the first light combiner;
A first optical delay time distribution forming device for forming a delay time distribution for the combined light beam from the first optical fiber array;
A plurality of first optical demultiplexers for branching each branched light in which a delay time difference distribution is formed by the first optical delay time distribution forming means;
A plurality of first photoelectric converters for converting each branched light output from the plurality of first optical demultiplexers into the first microwave;
A second optical frequency conversion device that converts light output from the second wavelength tunable light source into two lights having a frequency difference detuned by the first microwave;
A second signal light beam converter for converting one light output from the second optical frequency converter to a first signal light beam;
A second spatial phase modulator that modulates the spatial phase distribution of the first signal light beam from the second beam converter;
A second local light beam conversion device for converting the other light output from the second beam conversion device into a local light beam;
A second light combiner that spatially combines the signal light beam modulated via the second spatial phase modulator and the local light beam converted by the second local light beam converter;
A second optical fiber array for spatially sampling a combined light beam from the second light combiner;
A second optical delay time distribution forming device for forming a delay time distribution for the combined light beam from the second optical fiber array;
A plurality of second optical demultiplexers for branching each branched light in which the delay time difference distribution is formed by the second optical delay time distribution forming means;
A plurality of second photoelectric converters for converting each branched light output from the plurality of second optical demultiplexers into the second microwave;
A plurality of microwave mixers for outputting a sum of the first microwave output from the first photoelectric converter and the second microwave output from the second photoelectric converter;
An optically controlled array antenna apparatus comprising: an array antenna that radiates microwave signals output from the plurality of microwave mixers into space.
前記第1の光周波数変換装置から出力される一方の光を第1の信号光ビームに変換する第1の信号光ビーム変換装置と、
前記第1のビーム変換装置からの第1の信号光ビーム光の空間位相分布を変調する第1の空間位相変調器と、
前記第1のビーム変換装置から出力される他方の光をローカル光ビームに変換する第1のローカル光ビーム変換装置と、
前記第1の空間位相変調器を介して変調された信号光ビームと前記第1のローカル光ビーム変換装置により変換されたローカル光ビームとを空間的に合成する第1の光合成器と、
前記第1の光合成器からの合成光ビームを空間的にサンプリングする光ファイバアレーと、
前記光ファイバアレーからの合成光ビームに対し遅延時間分布を形成する第1の光遅延時間分布形成装置と、
前記第1の光遅延時間分布形成手段により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第1の光分波器と、
前記複数の第1の光分波器から出力される各分岐光を前記第1のマイクロ波に変換する複数の第1の光電変換器と、
第2の波長可変光源から出力された光を第2のマイクロ波に周波数変調する光変調器と、
前記光変調器により変調された変調光を複数に分岐する光分配器と、
前記光分配器で分配された各分岐光間に入力光の波長に応じた遅延時間差の分布を形成して出力する第2の光遅延時間分布形成手段と、
前記第2の光遅延時間分布形成手段により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第2の光分波器と、
前記複数の第2の光分波器から出力される各分岐光を前記第2のマイクロ波に変換する複数の第2の光電変換器と、
前記第1の光電変換器から出力された第1のマイクロ波と、前記第2の各光電変換器から出力された第2のマイクロ波との和を出力する複数のマイクロ波ミキサと、
前記複数のマイクロ波ミキサから出力されるマイクロ波信号を空間に放射するアレーアンテナと
を備えた光制御型アレーアンテナ装置。 A first optical frequency converter that converts light output from the first wavelength tunable light source into two lights having a frequency difference detuned by the first microwave;
A first signal light beam conversion device that converts one light output from the first optical frequency conversion device into a first signal light beam;
A first spatial phase modulator that modulates a spatial phase distribution of the first signal light beam from the first beam converter;
A first local light beam conversion device that converts the other light output from the first beam conversion device into a local light beam;
A first light combiner that spatially combines the signal light beam modulated via the first spatial phase modulator and the local light beam converted by the first local light beam converter;
An optical fiber array for spatially sampling a combined light beam from the first light combiner;
A first optical delay time distribution forming device for forming a delay time distribution for the combined light beam from the optical fiber array;
A plurality of first optical demultiplexers for branching each branched light in which a delay time difference distribution is formed by the first optical delay time distribution forming means;
A plurality of first photoelectric converters for converting each branched light output from the plurality of first optical demultiplexers into the first microwave;
An optical modulator that frequency-modulates the light output from the second tunable light source into a second microwave;
An optical distributor for branching the modulated light modulated by the optical modulator into a plurality of parts;
Second optical delay time distribution forming means for forming and outputting a distribution of delay time differences according to the wavelength of the input light between the branched lights distributed by the optical distributor;
A plurality of second optical demultiplexers for branching each branched light in which the delay time difference distribution is formed by the second optical delay time distribution forming means;
A plurality of second photoelectric converters for converting each branched light output from the plurality of second optical demultiplexers into the second microwave;
A plurality of microwave mixers for outputting a sum of the first microwave output from the first photoelectric converter and the second microwave output from the second photoelectric converter;
An optically controlled array antenna apparatus comprising: an array antenna that radiates microwave signals output from the plurality of microwave mixers into space.
前記光ファイバアレーは、2次元光ファイバアレーで構成された
ことを特徴とする光制御アレーアンテナ装置。 In the optical control type array antenna device according to claim 5,
The optical fiber array comprises a two-dimensional optical fiber array. An optical control array antenna device.
前記第1の光周波数変換装置から出力される一方の光を第1の信号光ビームに変換する第1の信号光ビーム変換装置と、
前記第1の信号光ビーム変換装置からの第1の信号光ビームの強度分布を変調する光空間変調器と、
前記光空間変調器からの変調光をフーリエ変換するフーリエ変換光学系と、
前記第1のビーム変換装置から出力される他方の光をローカル光ビームに変換する第1のローカル光ビーム変換装置と、
前記フーリエ変換光学系を介して変調された信号光ビームと前記第1のローカル光ビーム変換装置により変換されたローカル光ビームとを空間的に合成する第1の光合成器と、
前記第1の光合成器からの合成光ビームを空間的にサンプリングする光ファイバアレーと、
前記光ファイバアレーからの合成光ビームに対し遅延時間分布を形成する第1の光遅延時間分布形成装置と、
前記第1の光遅延時間分布形成手段により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第1の光分波器と、
前記複数の第1の光分波器から出力される各分岐光を前記第1のマイクロ波に変換する複数の第1の光電変換器と、
第2の波長可変光源から出力された光を第2のマイクロ波に周波数変調する光変調器と、
前記光変調器により変調された変調光を複数に分岐する光分配器と、
前記光分配器で分配された各分岐光間に入力光の波長に応じた遅延時間差の分布を形成して出力する第2の光遅延時間分布形成手段と、
前記第2の光遅延時間分布形成手段により遅延時間差の分布が形成された各分岐光を分岐する複数の第2の光分波器と、
前記複数の第2の光分波器から出力される各分岐光を前記第2のマイクロ波に変換する複数の第2の光電変換器と、
前記第1の光電変換器から出力された第1のマイクロ波と、前記第2の各光電変換器から出力された第2のマイクロ波との和を出力する複数のマイクロ波ミキサと、
前記複数のマイクロ波ミキサから出力されるマイクロ波信号を空間に放射するアレーアンテナと
を備えた光制御型アレーアンテナ装置。 A first optical frequency converter that converts light output from the first wavelength tunable light source into two lights having a frequency difference detuned by the first microwave;
A first signal light beam conversion device that converts one light output from the first optical frequency conversion device into a first signal light beam;
An optical spatial modulator that modulates the intensity distribution of the first signal light beam from the first signal light beam converter;
A Fourier transform optical system for Fourier transforming the modulated light from the spatial light modulator;
A first local light beam conversion device that converts the other light output from the first beam conversion device into a local light beam;
A first light combiner that spatially combines the signal light beam modulated via the Fourier transform optical system and the local light beam converted by the first local light beam conversion device;
An optical fiber array for spatially sampling a combined light beam from the first light combiner;
A first optical delay time distribution forming device for forming a delay time distribution for the combined light beam from the optical fiber array;
A plurality of first optical demultiplexers for branching each branched light in which a delay time difference distribution is formed by the first optical delay time distribution forming means;
A plurality of first photoelectric converters for converting each branched light output from the plurality of first optical demultiplexers into the first microwave;
An optical modulator that frequency-modulates the light output from the second tunable light source into a second microwave;
An optical distributor for branching the modulated light modulated by the optical modulator into a plurality of parts;
Second optical delay time distribution forming means for forming and outputting a distribution of delay time differences according to the wavelength of the input light between the branched lights distributed by the optical distributor;
A plurality of second optical demultiplexers for branching each branched light in which the delay time difference distribution is formed by the second optical delay time distribution forming means;
A plurality of second photoelectric converters for converting each branched light output from the plurality of second optical demultiplexers into the second microwave;
A plurality of microwave mixers for outputting a sum of the first microwave output from the first photoelectric converter and the second microwave output from the second photoelectric converter;
An optically controlled array antenna apparatus comprising: an array antenna that radiates microwave signals output from the plurality of microwave mixers into space.
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