Estudo da xeración de feixe múltiple óptico de microondas baseado nun modulador espacial de luz

Fondos

Co desenvolvemento do negocio da comunicación móbil, a tecnoloxía de comunicación móbil de sexta xeración (6G) converteuse nun tema de investigación. A rede de comunicación 6G ten unha alta taxa de transmisión, unha gran capacidade de canle, un pequeno atraso de transmisión, unha alta eficiencia de espectro e unha forte fiabilidade, etc. Máis importante aínda, a 6G realiza unha conexión intelixente a grande escala entre persoas e cousas, é dicir, "¡Todo está profundamente conectado!". Para aproveitar as moitas características excelentes da rede de comunicación 6G, como realizar a xeración multifeixe cunha matriz de antenas a ultragrande escala converteuse no tema de investigación actual.

Co rápido desenvolvemento da tecnoloxía dixital, o programa de xeración de feixes múltiples mediante métodos dixitais recibe cada vez máis atención e estudo en profundidade por parte dos investigadores. En comparación co método analóxico tradicional de xeración de feixes múltiples, as vantaxes do método dixital residen na flexibilidade da configuración dos feixes, na súa menor susceptibilidade a interferencias e na sinxeleza do sistema de hardware.

Principio de xeración de feixes

En canto ao sinal de matriz, refírese a unha colección de varios sinais dispostos nun determinado patrón. O procesamento de sinais de matriz refírese ao procesamento de sinais recibidos ou transmitidos por unha matriz de múltiples sensores en diferentes localizacións do espazo.

A xeración de feixes é unha dirección moi importante no procesamento de sinais de matriz, que se refire á mellora do sinal na dirección obxectivo axustando os parámetros da unidade de matriz, mentres se atenúan ou suprimen os sinais noutras direccións interferentes.

A idea básica da xeración de feixes de transmisión é que, axustando a amplitude e a fase dos sinais emitidos por cada elemento da matriz, de xeito que sexan ponderados en consecuencia e, despois de seren emitidos polo elemento da matriz de antenas, o feixe pódese obter na dirección desexada.

Baseado no método de correspondencia de fase dixital para realizar a transmisión multifeixe é principalmente a través da matriz ao mesmo tempo para engadir unha serie de conxuntos de vectores de peso de fase, a súa ponderación de fase, cada conxunto de vectores de peso corresponde á xeración dunha serie de diferentes direccións do feixe.

Realización experimental

Este experimento baséase no método de fase dixital de apertura común, empregando o modulador de luz espacial como unidade de control de fase da portadora óptica, a luz espacial modulase en fase, a portadora óptica modulada é recibida e desmodulada polo fotodetector nun sinal eléctrico, e a fase é lida polo analizador de redes vectoriais, e logo introducida no software matlab, e logo os feixes xerados obtéñense ao final.

Diagrama de fluxo do experimento de xeración de feixes ópticos de microondas baseado nun modulador de luz espacial

No experimento, a luz do láser divídese en dúas vías a través dun acoplador óptico 50:50. Dun xeito, o analizador de redes vectoriais funciona en modo S21, desde o seu porto P1 pode emitir un sinal de RF de determinada frecuencia ao modulador de intensidade, despois de cargar a modulación electroóptica na portadora óptica, a luz modulada no extremo da fibra óptica a través da lente autoenfocante do colimador nunha luz espacial paralela é lanzada ao combinador de feixe.

En 2 canles, a luz oscilante local é colimada e enviada ao modulador de luz espacial reflectante e, despois da modulación de fase, é enviada ao combinador de feixe, que se agrupa coa fotosíntese do canal 1, e logo é detectada polo fotodetector e desmodulada nun sinal eléctrico. O outro extremo do fotodetector está conectado ao extremo P2 do analizador de redes vectoriais e, a continuación, as curvas de fase-frecuencia dos sinais correspondentes pódense observar no analizador de redes vectoriais e o patrón de feixe xerado final pódese obter rexistrando as fases correspondentes á mesma frecuencia de varias curvas de fase-frecuencia en diferentes posicións espaciais e, a continuación, introducíndoas no software matlab.

O papel dos moduladores de luz espacial para os principais dispositivos optoelectrónicos

Neste experimento, o modulador espacial de luz de cristal líquido xoga un papel moi importante, xa que é un dispositivo de modulación de fase programable que ten as vantaxes do seu pequeno tamaño, peso lixeiro e facilidade de funcionamento, etc. No experimento, mediante a configuración e o axuste do modulador espacial de luz de cristal líquido controlase a fase da portadora óptica. O modulador espacial de luz de cristal líquido seleccionado para este experimento é o noso FSLM-2K55-P04, e os seus principais parámetros son os seguintes:

Resumo e perspectivas

Neste experimento, proponse unha xeración de feixes e o seu esquema de control baseado nun modulador electroóptico e nun modulador espacial de luz de cristal líquido. A innovación deste esquema reside en que a fase da luz se regula no espazo e o cambio de fase da luz realízase controlando a unidade de modulación de fase do modulador espacial de luz de cristal líquido mediante a carga do mapa de escala de grises, e este esquema ten a vantaxe dunha boa sintonización en comparación cos dispositivos tradicionais como o cambiador de fase.

No futuro, ten boas perspectivas de aplicación na modulación de sinais de microondas de alta frecuencia e na deflexión de feixes bidimensionais.