Teknologi Microwave - Pintu depan dan pautan RF Microwave Intelligent Photon

Tentang Microwave Photon RF Intelligent, pelbagai band frekuensi berbeza, standar komunikasi, dan perkhidmatan tanpa wayar terus muncul, menghasilkan pelbagai dan lebih jelas pelbagai dan heterogeniti sistem tanpa wayar terutamanya muncul sebagai pelbagai sistem komunikasi berbeza dan standar yang bersamaan, seperti 5G, yang telah mula tersedia secara komersial, 4G, 3G dan 2G, - yang mempunyai bilangan pengguna tertentu. Pelbagai perkhidmatan tanpa wayar dengan fungsi yang berbeza sama wujud, seperti LAN tanpa wayar, Bluetooth, Beidou dan navigasi GPS, dll. Band frekuensi berbeza sama wujud, berlainan dari mikrogelombang pada puluhan megahertz hingga gelombang-milimeter pada puluhan gigahertz dan bahkan gelombang terahertz. Dalam konteks ini, sistem tanpa wayar sedang berkembang menuju arah intelijen. Di satu sisi, ia boleh melaksanakan kompatibilitas dan fusi tanpa senjata berbilang-band band, berbilang-fungsi, dan berbilang-piawai. Di sisi lain, ia fleksibel dan boleh dikonfigurasi semula. Ia boleh tukar dan optimumkan band frekuensi berbeza dan isyarat wayar piawai mengikut fungsi sistem, objek perkhidmatan, dan skenario aplikasi untuk maksimumkan penggunaan sumber.

Bahagian depan frekuensi radiofrekuensi dan pautan adalah komponen asas sistem tanpa wayar, yang bertanggungjawab untuk tugas kunci penghantaran isyarat tanpa wayar dan penghantaran. Oleh itu, pembangunan bahagian depan Photon RF Microwave Intelligent dan pautan dengan lebar band besar, multi-band, dan ciri-ciri yang boleh dikonfigurasi semula sangat penting untuk evolusi lanjut sistem tanpa wayar. Bahagian depan dan pautan rf yang wujud berdasarkan teknologi elektronik tradisional mempunyai banyak masalah bottleneck, seperti kehilangan frekuensi tinggi, lebar band yang sempit, dan kelajuan proses rendah, yang sukar untuk memenuhi keperluan pembangunan cerdas sistem tanpa wayar. Dalam tahun-tahun terakhir, peningkatan dan dewasa fotonik microwave menyediakan kaedah dan idea baru untuk memecahkan masalah di atas. Sistem fotonik gelombang mikro modulasi isyarat gelombang mikrofrekuensi tinggi dan jalur lebar yang sukar diproses oleh elektronik tradisional ke domain optik, dan menghasilkan, mengirim, proses, mengesan dan mengawal isyarat gelombang mikro jalur lebar dan frekuensi tinggi dengan bantuan keuntungan yang terdapat seperti kerugian rendah, Lebar jalur besar dan gangguan anti-elektromagnetik peranti fotonik atau teknologi. Teknologi fotonik gelombang mikro boleh mengurangi kesulitan yang dihadapi oleh teknologi elektronik tradisional dalam memproses dan menghantar band frekuensi tinggi, lebar jalur besar, dan isyarat mikrogelombang yang berbeza masa dinamik. Oleh itu, foton gelombang mikro pintar ujung depan RF dan pautan, yang boleh memenuhi ciri-ciri jalur lebar, multi-band, dan boleh dikonfigurasi semula, adalah topik panas dalam kajian peranti RF gelombang mikro dalam tahun-tahun terakhir.

Figur 1. Diagram skematik bahagian depan penerima foton gelombang mikro

Bahagian depan rf ditempatkan di bahagian depan sistem tanpa wayar dan bertanggungjawab untuk menyambung penerima dan antena. Ia adalah salah satu faktor penting untuk prestasi seluruh sistem. Dengan aplikasi dan penggunaan komunikasi bimbit 5G dan Internet benda-benda, dan untuk memenuhi keperluan prestasi tinggi radar dalam perang elektronik modern, isyarat yang perlu diproses oleh ujung depan rf semakin kompleks, berkembang ke arah cerdas seperti UHF, format modulasi berbilang, multi-band, transceiver berbilang-beam, - dan koordinasi sumber tanpa wayar berbilang titik. Namun, disebabkan komponen elektronik berbeza yang digunakan dalam band frekuensi berbeza, ia sukar bagi bahagian depan RF elektronik untuk mencapai fungsi yang boleh dan boleh dikonfigurasi semula melalui band komunikasi berbilang atau bahkan penuh dengan menumpuk modul RF. Oleh sebab itu, bahagian depan foton gelombang lebar rf dengan keuntungan yang mudah dan boleh dikonfigur semula menjadi dan berkembang semakin.

Struktur utama penerima foton gelombang mikro Intelligent Microwave Photon RF bahagian depan dipaparkan dalam figur. Seperti bahagian depan elektrik RF tradisional, bahagian depan foton gelombang mikro RF (MPRF) perlu menyelesaikan amplifikasi isyarat, penapisan, generasi isyarat oscillasi setempat (LO), penukaran atas dan bawah untuk transmisi dan penerimaan, dll. Namun, MPRF, pada satu sisi, - mengubah isyarat RF ke domain optik dan menggunakan keuntungan lebar bandwidth teknologi foton gelombang mikro untuk menggantikan peranti elektronik untuk mencapai penapisan isyarat dan campuran dan fungsi pemprosesan lain, untuk serasi dengan isyarat berbilang-frekuensi, berbilang-standard dan berbilang-fungsi. Di sisi lain, frekuensi tinggi dan isyarat LO boleh dijana oleh teknologi foton.

Semasa ini, kajian MPRF yang boleh dikonfigur semula terutamanya fokus pada menggunakan keuntungan jalur lebar teknologi campuran foton gelombang mikro untuk menyadari jalur lebar yang boleh dikonfigur naik dan turun isyarat yang dihantar dan diterima, untuk memenuhi keperluan kesesuaian isyarat berbilang-band dan rekonfigur fleksibel sistem cerdas. Peneliti di Vencore Laboratories di Amerika Syarikat menggunakan modulasi luaran untuk menghasilkan oscilator setempat frekuensi berbilang comb optik untuk ujung depan RF yang menerima. Dalam eksperimen, isyarat frekuensi RADIO dalam julat 2 ~ 18 GHz telah diubah ke band frekuensi tengah 2 GHz. Peneliti di Universiti Nanjing Aeronautics dan Astronautics telah mengembangkan ujung depan foton mikrogelombang cerdas penerima dalam band S ke band Ka menggunakan modulasi luaran untuk menghasilkan oscilator setempat dua-comb. Peneliti di Laboratory Nasional Optoelectronics di Itali menggunakan laser terkunci mod untuk menghasilkan oscilator optik-frekuensi-setempat, mencapai penerimaan frekuensi tunable ke atas dan ke bawah dan transmisi isyarat dalam julat penyesuaian frekuensi 2 hingga 18 GHz. Peneliti dari Universiti Tsinghua telah melaporkan skema depan RF fotonik jangkauan lebar yang boleh dilancarkan berdasarkan oscilator optoelektronik (OEO) dengan julat frekuensi yang boleh dilancarkan meliputi band-X ke ka-band. Selain itu, kumpulan kajian juga menggunakan penapis foton gelombang mikro berdasarkan comb frekuensi optik dan media dispersif untuk membina ujung depan RF yang menerima, menyadari isyarat turun-konversi dan pada masa yang sama jika penapisan, penyamaran frekuensi lebih besar dari 20 GHz.

Figure

Selain itu, integrasi cip MPRF yang boleh dikonfigur semula adalah arah kajian panas baru-baru ini untuk menyediakan penyelesaian depan RF fotonik dengan harga rendah, saiz kecil, dan kepercayaan tinggi. Penyelidik di Universiti Tsinghua telah melaporkan bahagian depan penerima foton mikrogelombang terpasang silikon yang menghasilkan oscilator setempat optik menggunakan modulasi on-chip keluar-dari-fasa. Julat penyesuaian isyarat yang dihantar ialah 2 ~ 10 GHz dan penutupan frekuensi isyarat yang diterima ialah 2 ~ 15 GHz. Pasukan dari Universiti Jiaotong Barat Selatan telah mengembangkan cip termasuk foton gelombang mikro untuk tujuan umum (PIC), yang dipaparkan di sini. Cip ini mengintegrasikan pelbagai laser, modulator, dan pasang pada cip tunggal untuk menyadari pembangunan semula struktur pautan fotonik gelombang mikro dan arah isyarat, dan boleh dikonfigurasikan secara fleksibel untuk melakukan fungsi berbilang di seluruh tiga medan inti pembangunan isyarat gelombang mikro, pemindahan, dan pemprosesan. Ia termasuk generasi isyarat jauh, pautan pemindahan foton gelombang mikro yang diubahsuai intensiti/fasa, penapis tapak bandpalang/hentian bandpalang, pengukuran frekuensi segera mikrogelombang, pengukuran kadar ulangan denyutan gelombang mikro, dll. Cip secara langsung dilaksanakan untuk melakukan perniagaan sehari-hari masa nyata dalam skenario di dalam dan luar. Ia ditempatkan secara langsung sepanjang garis kereta api kelajuan tinggi Chengdu - Chongqing (Chengdu Chongqing) untuk mengawasi gangguan elektromagnetik. Ia terlibat dalam sistem komunikasi tanpa wayar 4G/5G dan sistem akses video 4K HD untuk menyokong perniagaan sehari-hari masa nyata.

Bahagian depan dan pautan RF yang bijak berdasarkan teknologi foton gelombang mikro mempunyai keuntungan lebar band besar, pengkonfigurasi semula, dan keseluruhan perkhidmatan, yang boleh memenuhi keperluan pembangunan cerdas generasi baru teknologi maklumat. Banyak kumpulan kajian di seluruh dunia telah bekerja keras dalam bidang ini dan telah mencapai satu siri keputusan inovatif. Pada masa yang sama, foton microwave cerdas RF bahagian depan dan pautan masih perlu menyelesaikan lebih lanjut kos, konsumsi kuasa, volum, bunyi, dan aspek lain masalah, untuk menyediakan sokongan utama untuk evolusi dan perubahan generasi baru teknologi maklumat.