Abstract
Photonic generation of a phase-coded or frequency-chirped microwave waveform with a tunable microwave carrier frequency using a frequency-tunable optoelectronic oscillator (OEO) is proposed and experimentally demonstrated, for the first time to the best of our knowledge. In the proposed system, the tunable OEO has functions to generate a frequency-tunable microwave signal and to output an optical sideband. The optical sideband and a portion of the light wave from theOEO laser source are sent to a polarization modulator (PolM), with their polarization directions aligned with the two principal axes of the PolM. An electrical signal is applied to the PolM, and two complementary phase-coded or frequency-chirped light waves are generated which are converted to an electrical signal by beating the light waves at a high-speed photodetector. The key significance of the technique is that a phase-coded or frequency-chirped microwave waveform with a tunable microwave carrier frequency and a reconfigurable phase-coding or frequency-chirping pattern can be generated without using a separate microwave source. The technique is experimentally verified. The generation of a binary- and a polyphase-coded microwave waveform with a microwave carrier frequency at 10 and 15 GHz is demonstrated. The generation of a linearly frequency-chirped microwave waveform with a chip rate of 20.98 GHz/ns at a 10-GHz carrier frequency and 22.5 GHz/ns at a 15-GHz carrier frequency is also achieved
چکیده
تولید فوتونیک یک شکل موج کد شده با فاز یا شکل موج چیرپشدهی فرکانسی با استفاده از فرکانس حامل مایکروویو قابل تنظیم توسط یک نوسانساز الکترونوری پیشنهاد و آزمایش شده است و تا جایی که می‌دانیم اولین ساختار در نوع خود است. در سیستم پیشنهادی OEO قابل تنظیم، سیگنال مایکروویو با فرکانس قابل تنظیم را تولید می‌کند و یک خروجی نوری باند جانبی نیز فراهم می‌کند. باندمجاور نوری و بخشی از موج نور تولید شده توسط منبع لیزر OEO به یک مدولاتور قطبش فرستاده می‌شوند. جهت‌های قطبش آن‌ها با دو محور اصلی PolM تنظیم می‌شوند. یک سیگنال الکتریکی به PolMاعمال می‌شود و دو موج نور مکمل کد شده با فاز و یا چریپ شدهی فرکانسی تولید می‌شوند. این دو موج با برخورد به یک شناساگرنور پرسرعت به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شوند. نقطه قوت اصلی این روش تولید شکل موج مایکروویو کد شده با فاز و یا چیرپ شدهی فرکانسی با فرکانس حامل قابل تنظیم و الگوی (…) قابل ئیکربندی مجدد بدون استفاده از یک منبع جداگانه‌ی مایکروویو است. این روش به صورت عملی تأیید شده است. تولید شکل موج باینری و کد شدهی چندفازی با فرکانس حامل مایکروویو ۱۰ و ۱۵ گیگاهرتز نشان داده شده‌اند. به علاوه به تولید شکل موج مایکروویر چیرپ شدهی فرکانسی خطی با نرخ چیپشدگی ۲۰.۹۸ گیگاهرتز بر نانوثانیه در فرکانس حامل ۱۰ گیگاهرتز و نرخ چیپ ۲۲.۵ گیگاهرتز بر نانوثانیه در فرکانس حامل ۱۵ گیگاهرتز دست یافتیم.
واژگان کلیدی- فوتونیک مایکروویو٬ تولید سیگنال مایکروویو٬ نوسانساز الکترونوری (OEO)٬ کد کردن فازی٬ مدولاتور قطبی ساز (PolM)٬ فشرده‌سازی پالس رادار
۱. مقدمه
فشرده‌سازی پالس مایکروویو به صورت گسترده‌ای در سامانه‌های امروزی رادار استفاده می‌شود تا وضوح محدوده را افزایش دهد [۱]. برای دست‌یابی به نسبت فشرده‌سازی بزرگ٬ شکل موج مایکرویو کد شده با فاز و یا چیرپ شدهی فرکانسی با حاصلضرب زمان-پهنای باند بزرگ مورد نیاز است. به دلیل سرعت و پهنای باند محدود مدارهای الکترونیکی سیگنالهای کد شده با فاز و یا چیرپ شدهی فرکانسی که در حوزه الکتریکی تولید می‌شوند دارای فرکانس پایین (چند گیگاهرتز) و پهنای باند کوچک هستند [۲]٬ [۳]. به علاوه ضروری است که موج‌های مایکروویو تولید شده قابل پیکربندی مجدد بوده و فرکانس قابل تنظیم داشته باشند. در چند سال گذشته به مدد فرکانس بالا و پهنای باند وسیعی که فوتونیک مدرن فراهم آورده است٬ روش‌های مبتنی بر فوتونیک برای تولید امواج مایکرویو پیشنهاد شده و توسعه یافته‌اند [۴]-[۱۴]. به عنوان مثال یک شکل موج کد شده با فاز و یا چیرپ شدهی فرکانسی دلخواه می‌تواند با استفاده از شکل‌دهی پالس نوری تولید شود…