Korean Journal of Optics and Photonics (한국광학회지)

Optical Society of Korea (한국광학회)
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WDM Optical True Time-Delay for X-Band Phased Array Antennas

X-밴드 위상 배열 안테나를 위한 WDM 광 실시간 지연선로

  • Jung, Byung-Min (School of Electronic Engineering, Soongsil University) ;
  • Shin, Jong-Dug (School of Electronic Engineering, Soongsil University) ;
  • Kim, Boo-Gyoun (School of Electronic Engineering, Soongsil University)
  • 정병민 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ;
  • 신종덕 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ;
  • 김부균 (숭실대학교 정보통신전자공학부)
  • Published : 2007.04.25
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Abstract

In this paper, we propose a WDM optical true time-delay (OTTD) beam former for phased way antenna (PAA) systems. It is composed of a delay lines matrix and a multiwavelength source with discrete DFB laser diodes. The building block of a delay lines matrix is a $2\times2$ optical MEMS switch with proper fiber-optic delay line connected between cross ports. A $4\times3$ matrix using four DFB lasers has been fabricated with unit time-delay difference of 12 ps. Maximum time-delay error was measured to be -1.74 ps and +1.14 ps at a radiation angle of $46.05^{\circ}$, corresponding to error range of $-2.87^{\circ}\sim+1.88^{\circ}$. By measuring time-delays at six different RF frequencies from 5- to 10-GHz, we verified the true time-delay characteristic of our OTTD.

본 논문에서는 여러 개의 DFB LD로 구성된 다파장 광원을 이용하여 선형 위상 배열 안테나(Phased Array Antenna; PAA)를 위한 WDM 광 실시간 지연선로(Optical True Time-Delay; OTTD) 빔 성형기를 제안하였다. X-밴드용 3-비트 선형 PAA 구동을 위해, 4개의 DFB LD로 이루어진 다파장 광원과 단위 시간 지연이 12 ps인 광섬유 지연선로 행렬로 구성된 WDM-OTTD를 구현하여 모든 방사각에서 시간 지연을 측정하였다. 최대 시간지연 오차는 인접 안테나 소자간 시간지연이 36 ps인 경우에 -1.74 ps와 +1.14 ps로 나타나, 방사각 오차는 주 빔의 방향이 $46.05^{\circ}$일 때 $-2.87^{\circ}\sim+1.88^{\circ}$이내가 될 것으로 예상된다. 5-GHz부터 10-GHz까지 6개의 서로 다른 RF 주파수에 대하여 시간지연 특성을 조사한 결과, 모든 주파수에서 동일한 시간 지연이 발생되는 것을 확인하였다.

Keywords

References

  1. H. Zmuda, R. A. Soref, P. Payson, S. Johns, and E. N. Toughlian, 'Photonic beamformer for phased array antennas using a fiber grating prism,' IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 9, pp. 241-243, Feb. 1997 https://doi.org/10.1109/68.553105
  2. J. L. Corral, J. Marti, S. Regidor, J. M. Fuster, R. Laming, and M. J. Cole, 'Continuously Variable True Time-Delay Optical Feeder for Phased-Array Antenna Employing Chirped Fiber Gratings,' IEEE MTT, vol. 45. pp. 1531-1536, Aug. 1997 https://doi.org/10.1109/22.618471
  3. Y. Liu, J. Yao, and J. Yang, 'Wideband true-time-delay unit for phased array beamforming using discrete-chirped fiber grating prism,' Opt. Commun., vol. 207, pp. 177-187, June 2002 https://doi.org/10.1016/S0030-4018(02)01529-8
  4. D. B. Hunter, M. E. Parker, and J. L. Dexter, 'Demonstration of a continuously variable true-time delay beamformer using a multichannel chirped fiber grating,' IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 54, pp. 861-867, Feb. 2006 https://doi.org/10.1109/TMTT.2005.863056
  5. J.-D. Shin, B.-S. Lee, and B.-G. Kim, 'Optical True Time-Delay Feeder for X-Band Phased Array Antennas Composed of $2{\times}2$ Optical MEMS Switches and Fiber Delay Lines,' IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 16, pp. 1364-1366, May 2004 https://doi.org/10.1109/LPT.2004.826083
  6. 정병민, 윤영민, 신종덕, 김부균, '$2{\times}2$ 광 MEMS 스위치와 광섬유 지연선로를 이용한 위상배열 안테나용 4-비트 광 실시간 지연선로,' 한국광학회지, 제15권, 제4호, pp. 385-390, 2004
  7. 정병민, 김성철, 신종덕, 김부균, '2차원 X-밴드 위상 배열 안테나용 광 실시간 지연선로,' 한국광학회지, 제16권, 제3호, pp. 287-294, 2005 https://doi.org/10.3807/KJOP.2005.16.3.287