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一种同于定位无线电发射器的光子系统

2022-04-07 17:14:51浏览:1568来源:中国激光网   

      法国格勒诺布尔大学和国家科研中心的Guillaume Bourdarot、Jean-Philippe Berger和Hugues Guillet de Chatellus提出了一种可以快速识别射频源的位置的新型模拟光子平台。该设备工作原理是将一对天线探测到的信号互相关,并且可以在很宽的带宽范围内运行。由于使用现成的组件,因此该系统成本较低。并且在射电天文学和电信等领域具有潜在的应用。

 

台式模型:格勒诺布尔模拟光子相关器的光学装置,可用于定位无线电发射机。(来源:Hugues Guillet de Chatellus,格勒诺布尔大学/国家科研中心)

 

       互相关是测量两个或多个信号之间相似性的一种非常有效的技术。 当两个空间分离的天线检测来自同一信号源的信号时,它们的相似度可以使用其中一个源比另一个更接近天线时发生的相对时间延迟的函数来计算。 这使得互相关系统能够识别发射源的位置。  

 

       射频信号的互相关可以使用数字技术或模拟技术来完成,但每种技术都有其固有的局限性。 在数字相关器中,信号必须首先被数字化,导致分析带宽超过几百兆赫兹的实时信号显得较为困难。虽然模拟系统不用担心此类限制,但在其射频组件方面仍存在局限性。

 

       光子设备利用光来处理信息,并已成为宽带射频信号模拟处理的有前景的替代方案。 这些系统利用了具有大带宽的光谱,以及廉价、高性能的光学元件。 在其研究中,格勒诺布尔团队利用这些优势开发了一种基于简单光子平台的新型相关器架构。

 

       该团队的系统没有移动部件,使用一对频移光纤回路将射频信号向上转换为光频率。 它可以同时计算200个延时区间的互相关函数——这比以前的光子系统要多得多。 这意味着该技术可以用来定位与时间有关的信号。

 

       此外,该平台的延时步长可以在从纳秒到皮秒的几个数量级上进行调整。 这意味着可以处理从兆赫到几千兆赫的无线电频率。  

 

       一旦计算出互相关函数,它就被转换成数字格式做进一步的处理。经过测试,该系统能够在距离两根接收天线1米的位置处定位一个无线电频率发射器,精度约为3毫米。  

 

       研究人员可以利用该系统实时地将多个射电望远镜探测到的信号相互关联起来,从而在天文学上实现重要应用。 该团队计划使用两个天线来捕捉太阳发出的千兆赫兹信号; 然后将这些信号相互关联以产生太阳的射频图像。

 

       通过进一步的调整,该团队希望他们的光子平台能够同时关联来自三个或更多天线的信号——实现发射器的 3D 定位,例如手机、跟踪标签和信号干扰器。

 

       该研究被发表在optica上。

(责任编辑:CHINALASER)
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