マイクロ波技術 - インテリジェントマイクロ波光子RFフロントエンドとリンク

アバウト インテリジェントマイクロ波光子RF,様々な周波数帯域, 通信規格, そして、ワイヤレスサービスは, 様々な異なる通信システムと規格が共存する無線システムのより明白な多様性と不均一性をもたらす, 例えば 5 G, 商業的に利用可能になった, 4 G, と3 Gと2 G, ユーザの数が多い. 異なる機能が共存する無線サービスの多様性, 無線LANなど, Bluetooth, BeidouとGPSナビゲーション, etc. 異なる周波数帯域が共存する, 数十ギガヘルツおよび偶数テラヘルツ波における数十メガヘルツからミリ波までのマイクロ波にわたる. この文脈で, 無線システムは知能の方向に向かって発展している. 一方で, ブロードバンドマルチバンドのシームレスな互換性と融合を行うことができます, 多機能, マルチスタンダード信号. 一方で, これは柔軟で再構成可能です. それは、システム機能によって異なる周波数バンドと標準的な無線信号を変えて、最適化することができます, サービスオブジェクト, 資源利用を最大化するアプリケーションシナリオ.

無線周波数フロントエンドとリンクは無線システムの基本構成要素である, 無線信号の伝送と伝送の主要な課題に責任がある. したがって, 開発 インテリジェントマイクロ波光子RF フロントエンドと大きな帯域幅のリンク, マルチバンド, 再構成可能な特性は無線システムのさらなる発展にとって非常に重要である. 従来の電子技術に基づく既存のRFフロントエンドとリンクは、多くのボトルネック問題を有する, 高周波損失, 狭帯域, 低処理速度, のニーズを満たすのは難しい インテリジェント ワイヤレスシステムの開発. 近年, マイクロ波フォトニクスの急速な上昇と成熟は、上記の問題を解決するための新しい方法と考えを提供する. マイクロ波フォトニックシステムは、従来のエレクトロニクスによって処理されるのが困難である高周波および広帯域マイクロ波信号を光ドメインに変調する, と生成, 送信, プロセス, ブロードバンドの検出と制御 高周波マイクロ波信号 低損失などの固有の利点の助けを借りて, フォトニクスデバイスまたは技術の大きな帯域幅と反電磁干渉. マイクロ波フォトニクス技術は、高周波帯域の処理および伝送において従来の電子技術に直面する困難を効果的に軽減することができる, 大きな帯域幅, 動的時変マイクロ波信号. したがって, マイクロ波光子 インテリジェント RFフロントエンドとリンク, ブロードバンドの特性を満たす, マルチバンド, 再設定可能, 近年のマイクロ波RFデバイス研究の話題.

図1。マイクロ波光子トランシーバフロントエンドの概略図

RFフロントエンドは、無線システムのフロントエンドに位置し、トランシーバとアンテナとを接続する役割を果たす。システム全体の性能の決定要因の一つである。アプリケーションと5 Gのモバイル通信とインターネットの展開、および最新の電子戦でレーダーの高性能要件を満たすために、RFフロントエンドによって処理する必要がある信号は、UHF、マルチ変調形式、マルチバンド、マルチビーム送受信機などのインテリジェントな方向に向かって開発し、ますます複雑になっている。マルチポイント無線リソース調整。しかしながら、異なる周波数帯域で使用される異なる電子部品のために、RF RFモジュールを積み重ねることによって、電子RFフロントエンドが、複数のまたは完全な通信帯域を横切って調整可能で再構成可能な機能を達成することは困難である。したがって、同調可能で再構成可能な利点を有する広帯域マイクロ波光子RFフロントエンドは、ますます存在して、開発された。

マイクロ波光子トランシーバの主な構造 インテリジェントマイクロ波光子RF フロントエンドを図に示す. 従来の電気RFフロントエンドのように, the microwave photon RF front end (原研) needs to complete signal amplification, フィルタリング, local oscillation (LO) signal generation, 送受信のための上下変換, etc. しかし, MPRF, 一方で, RF信号を光学ドメインに変換し、マイクロ波光子技術の大きな帯域幅の利点を使用して、信号フィルタリングおよび混合および他の処理機能を達成するために電子デバイスを交換する, 複数の周波数に適合する, 多標準多機能信号. 一方で, 光子技術により高周波および可変同調LO信号を生成することができる.

現在, 再構成可能なMPRFの研究は、主に、送信された信号と受信された信号の広帯域調整とダウンコンバージョンを実現するために、マイクロ波光子混合技術の広帯域利点を利用することに焦点を当てている, マルチバンド信号の互換性とフレキシブルな再構成の必要条件を満たすために インテリジェント システム. 米国のBencore研究所の研究者は外部RF変調を使用して受信RFフロントエンド用の光コムの多周波局部発振器を生成した. 実験中, 2～18 GHzの範囲の無線周波数信号は、2 GHzの中間周波数帯域にダウンコンバートされた. 南京大学航空宇宙航空研究者がトランシーバを開発した インテリジェントマイクロ波光子RF デュアル変調局部発振器を生成するための外部変調を用いたSバンド‐KAバンドのフロントエンド. イタリアのオプトエレクトロニクス国立研究所の研究者は、光周波数コム局部発振器を生成するために、MODロックレーザを使用した, 2〜18 GHzの周波数同調範囲における同調可能な上下周波数受信と伝送の達成. Researchers from Tsinghua University have proposed a tunable wideband photonic RF front-end scheme based on an optoelectronic oscillator (OEO) with a tunable frequency range covering the X-band to ka-band. 加えて, 研究グループはまた、光周波数コムと分散媒体に基づくマイクロ波光子フィルタを使用して受信RFフロントエンドを構築する, 信号ダウンコンバージョンと同時にIFフィルタリングの実現, 周波数カバレッジは20 GHzよりも大きい.

フィギュア. Schematic diagram of universal microwave photon chip and its daily real-time service bearer in indoor and outdoor scenarios

In addition, 再構成可能MPRFのチップ集積化は最近低コストを提供するために高温研究の方向である, 小さいサイズ, 高信頼性フォトニックRFフロントエンドソリューション. 清華大学の研究者は、オンチップの位相変調を用いた光ローカル発振器を生成するシリコンベースの集積マイクロ波光子トランシーバフロントエンドを提案した. 送信信号同調範囲は2～10 GHz、受信信号周波数カバレッジは2～15 GHzである. A team from Southwest Jiaotong University has developed a general-purpose microwave photon integrated chip (PIC), ここに示す. このチップは複数の可変同調形レーザを集積する, 変調器, マイクロ波フォトニックリンク構造と信号方向の再構成を実現する単一チップ上のカプラー, そして、マイクロ波信号生成の3つのコアフィールドの向こう側に複数の機能を実行するために柔軟に構成されることができる, 伝送, と処理. リモート信号生成, 強度/位相変調マイクロ波光子伝送リンク, 可変帯域/帯域阻止フィルタ, マイクロ波瞬時周波数測定, マイクロ波パルス反復率測定, etc. チップは、屋内および屋外のシナリオで毎日のリアルタイムビジネスを行うために直接適用されます. It is directly deployed along the Chengdu - Chongqing (Chengdu Chongqing) high-speed railway line to monitor electromagnetic interference. 4 Gに埋め込まれている/5 G リアルタイム通信を支援する無線通信システムと4 K HDビデオアクセスシステム.

The インテリジェント マイクロ波光子技術に基づくRFフロントエンドとリンクは、大きな帯域幅の利点を有する, 再構成, サービスの透過性, のニーズを完全に満たすことができます インテリジェント 新世代情報技術開発. 世界中の多くの研究グループがこの分野で一生懸命働いており、一連の革新的な結果を達成した. 同時に, the インテリジェント microwave photon RF front end and the link still need to further solve the cost, 消費電力, 体積, ノイズ, その他の問題点, 新世代の情報技術の進化と変化のためのコアサポートを提供すること.