【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及光通信，更具體地，涉及一種波束賦形系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、波束賦形技術(shù)使用很多微型的毫米級(jí)天線傳感器形成矩形陣列，通過人為干涉，調(diào)整其陣列中天線基本單元的參數(shù)和各天線傳感器信號(hào)不同的發(fā)射時(shí)間，形成集中、定向、更強(qiáng)功率的電磁波束傳輸，使接收器獲得的信號(hào)達(dá)到最佳效果，成為無線通信的重要技術(shù)之一。隨著無線頻段逐漸往高頻波段發(fā)展，無線電波的傳輸距離的受限、信號(hào)容量的擴(kuò)充，導(dǎo)致天線數(shù)目的急劇增加。基于傳統(tǒng)的分子陣設(shè)計(jì)的波束賦形方案由于功耗較高，且每個(gè)子陣分配的天線數(shù)目有限，很難獲得高質(zhì)量的波束。目前，全連接成為一種節(jié)省天線數(shù)目規(guī)模、改善波束質(zhì)量的有效手段。其中，由于電的全連接基本無法實(shí)現(xiàn)，因此光的全連接成為研究熱點(diǎn)。當(dāng)前在光的全連接方案中，普遍存在損耗過大、系統(tǒng)器件規(guī)模龐大并且無法實(shí)現(xiàn)二維波束賦形的缺點(diǎn)。
2、因此，如何實(shí)現(xiàn)小器件規(guī)模、低系統(tǒng)功耗的二維波束賦形，是需要解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N波束賦形系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)片上集成的二維波束賦形，具有器件規(guī)模較小、系統(tǒng)功耗較低、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。
2、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種波束賦形系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括第一光學(xué)衍射模塊和第二光學(xué)衍射模塊陣列，所述第一光學(xué)衍射模塊包括至少一個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口，所述第二光學(xué)衍射模塊陣列中的每個(gè)第二光學(xué)衍射模塊包括一個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口，其中：所述第一光學(xué)衍射模塊，用于接收至少一路第一信號(hào)光，并基于所述至少一路第一信號(hào)光生成相位不同的多路第二信號(hào)光；所述每個(gè)
3、基于本申請(qǐng)的方案，通過兩級(jí)光學(xué)衍射模塊的級(jí)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)在兩個(gè)方向上的相位改變，從而實(shí)現(xiàn)二維波束賦形。此外，當(dāng)本申請(qǐng)?zhí)峁┑墓鈱W(xué)衍射模塊集成在芯片之上時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)二維波束系統(tǒng)的小型化。
4、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一光學(xué)衍射模塊包括第一光開關(guān)和第一光學(xué)衍射器件，所述第二光學(xué)衍射模塊陣列包括第二光開關(guān)陣列和第二光學(xué)衍射器件陣列，所述每個(gè)第二光學(xué)衍射模塊包括一個(gè)第二光開關(guān)和一個(gè)第二光學(xué)衍射器件，所述第一光開關(guān)的多個(gè)輸出端口與所述第一光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸入端口一一對(duì)應(yīng)，所述第一光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸出端口與所述第二光開關(guān)陣列中的多個(gè)第二光開關(guān)的輸入端口一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)第二光開關(guān)的多個(gè)輸出端口與對(duì)應(yīng)的第二光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸入端口一一對(duì)應(yīng)。其中：所述第一光開關(guān)，用于接收所述至少一路第一信號(hào)光，并將所述至少一路第一信號(hào)光輸出至所述第一光學(xué)衍射器件的至少一個(gè)輸入端口；所述第一光學(xué)衍射器件，基于至少一個(gè)輸入端口接收的所述至少一路第一信號(hào)光生成相位不同的所述多路第二信號(hào)光，并將所述多路第二信號(hào)光輸出至多個(gè)所述第二衍射模塊的多個(gè)第二光開關(guān)的輸入端口；所述每個(gè)第二光開關(guān)，用于接收所述一路第二信號(hào)光，并將所述一路第二信號(hào)光輸出至對(duì)應(yīng)的第二光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸入端口；所述每個(gè)第二光學(xué)衍射器件，基于多個(gè)輸入端口接收的多路第二信號(hào)光生成相位不同的多路第三信號(hào)光。
5、需要說明的是，在本申請(qǐng)方案中，光學(xué)衍射器件可以是羅特曼透鏡或者blass透鏡等，本申請(qǐng)方案中的光學(xué)衍射器件包括至少一個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口，用于根據(jù)至少一個(gè)輸入光生成多個(gè)輸出光。示例性地，若光學(xué)衍射器件有一個(gè)輸入端口，則該光學(xué)衍射器件可以利用該一個(gè)輸入端口輸入的輸入光生成多路相位不同的輸出光，并分別從多個(gè)輸出端口輸出。若光學(xué)衍射器件有多個(gè)輸入端口，則該光學(xué)衍射器件可以利用該多個(gè)輸入端口輸入的多個(gè)輸入光生成多路相位不同的輸出光，并分別從多個(gè)輸出端口輸出。
6、基于本申請(qǐng)?zhí)峁┑纳鲜龇桨福ㄟ^光開關(guān)和光學(xué)衍射器件的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)二維波束賦形。其中，光開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)路徑的快速切換，使得系統(tǒng)掃描速度達(dá)到ns量級(jí)，提升了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，并降低系統(tǒng)功耗。同時(shí)，相比于現(xiàn)有技術(shù)中每個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)不同的調(diào)制器和移相單元，使用單個(gè)光學(xué)衍射器件能夠滿足多通道多波束的相移，進(jìn)而達(dá)到了大幅度減少系統(tǒng)器件規(guī)模的目的。
7、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，所述系統(tǒng)還包括第一混頻器陣列。所述第一混頻器陣列中的每個(gè)混頻器，基于來自對(duì)應(yīng)的第二光學(xué)衍射器件的一路第三信號(hào)光與本振光生成一路第一混頻信號(hào)光，所述一路第一混頻信號(hào)光用于生成一路所述第一射頻信號(hào)。
8、需要說明的是，本申請(qǐng)對(duì)混頻器的混頻方案不作限定，可以根據(jù)系統(tǒng)的使用場(chǎng)景和應(yīng)用需求為本系統(tǒng)選擇零差混頻或外差混頻。
9、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，所述每個(gè)第二光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸出端口與所述第一混頻器陣列中的多個(gè)第一混頻器的輸入端口一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)所述第一混頻器具體用于：接收來自對(duì)應(yīng)的第二光學(xué)衍射器件的所述一路第三信號(hào)光，并將所述一路第三信號(hào)光與所述本振光進(jìn)行混頻，生成所述一路第一混頻信號(hào)光。
10、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，第一混頻器的輸出可以直接與第二光學(xué)衍射器件的輸入端口相連，從而接收來自對(duì)應(yīng)的第二光學(xué)衍射器件的一路第三信號(hào)光，并進(jìn)行混頻操作。
11、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一光開關(guān)為波長(zhǎng)選擇開關(guān)，所述第二光開關(guān)陣列為波長(zhǎng)選擇開關(guān)陣列。
12、需要說明的是，在本申請(qǐng)方案中，若第一光開關(guān)接收多路第一信號(hào)光時(shí)，若多路第一信號(hào)光的波長(zhǎng)相同，此時(shí)，該第一光開關(guān)和第二光開關(guān)可以是不具有波長(zhǎng)選擇功能的光開關(guān)，或者，也可以是具有波長(zhǎng)選擇功能的波長(zhǎng)選擇開關(guān)，且第一光開關(guān)和第二光開關(guān)可以是類型不同的光開關(guān)，例如，第一光開關(guān)為不具有波長(zhǎng)選擇功能的光開關(guān)，而第二光開關(guān)為波長(zhǎng)選擇開關(guān)。若多路第一信號(hào)光的波長(zhǎng)不同時(shí)，第一光開關(guān)和第二光開關(guān)為波長(zhǎng)選擇開關(guān)。
13、基于上述方案，當(dāng)系統(tǒng)的輸入為多個(gè)波長(zhǎng)不同的第一信號(hào)光時(shí)，通過波長(zhǎng)選擇開關(guān)可以使多個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)光共用第一光學(xué)衍射器件，從而實(shí)現(xiàn)減小系統(tǒng)器件規(guī)模的目的。
14、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，所述系統(tǒng)還包括：波分解復(fù)用器陣列，所述波分解復(fù)用器陣列位于所述第二光學(xué)衍射器件陣列和所述第一混頻器陣列之間，所述每個(gè)第二光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸出端口與所述波分解復(fù)用器陣列中的多個(gè)波分解復(fù)用器的輸入端口一一對(duì)應(yīng)，所述波分解復(fù)用器陣列中的每個(gè)波分解復(fù)用器的多個(gè)輸出端口與所述第一混頻器陣列中的多個(gè)第二混頻器的輸入端口一一對(duì)應(yīng)，所述每個(gè)波分解復(fù)用器，用于接收來自對(duì)應(yīng)的第二光學(xué)衍射器件的所述一路第三信號(hào)光，并將所述一路第三信號(hào)光解復(fù)用為多路波長(zhǎng)不同的第四信號(hào)光；每個(gè)所述第二混頻器具體用于：接收來自對(duì)應(yīng)的波分解復(fù)用器的一路所述第四信號(hào)光，并將來所述一路所述第四信號(hào)光與所述本振光進(jìn)行混頻，生成所述一路第一混頻信號(hào)光。
15、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，當(dāng)系統(tǒng)的輸入為多個(gè)波長(zhǎng)不同的第一信號(hào)光時(shí)，可以在混頻器與光學(xué)衍射器件之間布置波分解復(fù)用器，并通過波分解復(fù)用器將不同波長(zhǎng)的信號(hào)光分離，從而使不同波長(zhǎng)的信號(hào)光輸入本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種波束賦形系統(tǒng)，其特征在于，包括第一光學(xué)衍射模塊和第二光學(xué)衍射模塊陣列，所述第一光學(xué)衍射模塊包括至少一個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口，所述第二光學(xué)衍射模塊陣列中的每個(gè)第二光學(xué)衍射模塊包括一個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光學(xué)衍射模塊包括第一光開關(guān)和第一光學(xué)衍射器件，所述第二光學(xué)衍射模塊陣列包括第二光開關(guān)陣列和第二光學(xué)衍射器件陣列，所述每個(gè)第二光學(xué)衍射模塊包括一個(gè)第二光開關(guān)和一個(gè)第二光學(xué)衍射器件，所述第一光開關(guān)的多個(gè)輸出端口與所述第一光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸入端口一一對(duì)應(yīng)，所述第一光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸出端口與所述第二光開關(guān)陣列中的多個(gè)第二光開關(guān)的輸入端口一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)第二光開關(guān)的多個(gè)輸出端口與對(duì)應(yīng)的第二光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸入端口一一對(duì)應(yīng)，其中：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括第一混頻器陣列，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述每個(gè)第二光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸出端口與所述第一混頻器陣列中的多個(gè)第一混頻器的輸入端口一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)所述第一混頻器具體用于：
5.
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：波分解復(fù)用器陣列，所述波分解復(fù)用器陣列位于所述第二光學(xué)衍射器件陣列和所述第一混頻器陣列之間，所述每個(gè)第二光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸出端口與所述波分解復(fù)用器陣列中的多個(gè)波分解復(fù)用器的輸入端口一一對(duì)應(yīng)，所述波分解復(fù)用器陣列中的每個(gè)波分解復(fù)用器的多個(gè)輸出端口與所述第一混頻器陣列中的多個(gè)第二混頻器的輸入端口一一對(duì)應(yīng)，
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：第一光電探測(cè)器陣列，所述第一光電探測(cè)器陣列中的每個(gè)第一光電探測(cè)器的輸入端口與所述多個(gè)第二混頻器的輸出端口一一對(duì)應(yīng)，
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：第一波分復(fù)用器陣列，所述第一波分復(fù)用器陣列中的每個(gè)第一波分復(fù)用器的輸入端口與所述多個(gè)第二混頻器的輸出端口一一對(duì)應(yīng)，
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：第二光電探測(cè)器陣列，所述第二光電探測(cè)器陣列中的每個(gè)第二光電探測(cè)器的輸入端口與所述每個(gè)第一波分復(fù)用器的輸出端口一一對(duì)應(yīng)，
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光學(xué)衍射模塊用于接收一路第一信號(hào)光，所述系統(tǒng)還包括：第三光學(xué)衍射模塊和第四光學(xué)衍射模塊陣列，所述第三光學(xué)衍射模塊包括至少一個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口，所述第四光學(xué)衍射模塊陣列中的每個(gè)第四光學(xué)衍射模塊包括一個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口，其中：
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第三光學(xué)衍射模塊包括第三光開關(guān)和第三光學(xué)衍射器件，所述第四光學(xué)衍射模塊陣列包括第四光開關(guān)陣列和第四光學(xué)衍射器件陣列，所述每個(gè)第四光學(xué)衍射模塊包括一個(gè)第四光開關(guān)和一個(gè)第四光學(xué)衍射器件，所述第三光開關(guān)的多個(gè)輸出端口與所述第三光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸入端口一一對(duì)應(yīng)，所述第三光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸出端口與所述第四光開關(guān)陣列中的多個(gè)第四光開關(guān)的輸入端口一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)第四光開關(guān)的多個(gè)輸出端口與對(duì)應(yīng)的第四光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸入端口一一對(duì)應(yīng)，其中：
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括第二混頻器陣列，所述每個(gè)第四光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸出端口與所述第二混頻器陣列中的多個(gè)混頻器的輸入端口一一對(duì)應(yīng)，
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：第三光電探測(cè)器陣列，所述第三光電探測(cè)器陣列中的每個(gè)第三光電探測(cè)器的輸入端口與所述第一混頻器陣列中的一個(gè)混頻器的輸出端口一一對(duì)應(yīng)，同時(shí)，所述每個(gè)第三光電探測(cè)器的輸入端口與所述第二混頻器陣列中的一個(gè)混頻器的輸出端口一一對(duì)應(yīng)，
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括第二波分復(fù)用器陣列，所述第二波分復(fù)用器陣列中的每個(gè)第二波分復(fù)用器的輸入端口與所述第一混頻器陣列中的一個(gè)混頻器的輸出端口一一對(duì)應(yīng)，同時(shí)，所述每個(gè)第二波分復(fù)用器的輸入端口與所述第二混頻器陣列中的一個(gè)混頻器的輸出端口一一對(duì)應(yīng)，
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括第四光電探測(cè)器陣列，所述第四光電探測(cè)器陣列中的多個(gè)光電探測(cè)器的輸入端口與所述第二波分復(fù)用器陣列中的多個(gè)第二波分復(fù)用器的輸出端口一一對(duì)應(yīng)，
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光學(xué)衍射器件包括第一羅特曼透鏡，所述第二光學(xué)衍射器件陣列包括第二羅特曼透鏡陣列。
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種波束賦形系統(tǒng)，其特征在于，包括第一光學(xué)衍射模塊和第二光學(xué)衍射模塊陣列，所述第一光學(xué)衍射模塊包括至少一個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口，所述第二光學(xué)衍射模塊陣列中的每個(gè)第二光學(xué)衍射模塊包括一個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光學(xué)衍射模塊包括第一光開關(guān)和第一光學(xué)衍射器件，所述第二光學(xué)衍射模塊陣列包括第二光開關(guān)陣列和第二光學(xué)衍射器件陣列，所述每個(gè)第二光學(xué)衍射模塊包括一個(gè)第二光開關(guān)和一個(gè)第二光學(xué)衍射器件，所述第一光開關(guān)的多個(gè)輸出端口與所述第一光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸入端口一一對(duì)應(yīng)，所述第一光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸出端口與所述第二光開關(guān)陣列中的多個(gè)第二光開關(guān)的輸入端口一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)第二光開關(guān)的多個(gè)輸出端口與對(duì)應(yīng)的第二光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸入端口一一對(duì)應(yīng)，其中：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括第一混頻器陣列，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述每個(gè)第二光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸出端口與所述第一混頻器陣列中的多個(gè)第一混頻器的輸入端口一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)所述第一混頻器具體用于：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光開關(guān)為波長(zhǎng)選擇開關(guān)，所述第二光開關(guān)陣列為波長(zhǎng)選擇開關(guān)陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：波分解復(fù)用器陣列，所述波分解復(fù)用器陣列位于所述第二光學(xué)衍射器件陣列和所述第一混頻器陣列之間，所述每個(gè)第二光學(xué)衍射器件的多個(gè)輸出端口與所述波分解復(fù)用器陣列中的多個(gè)波分解復(fù)用器的輸入端口一一對(duì)應(yīng)，所述波分解復(fù)用器陣列中的每個(gè)波分解復(fù)用器的多個(gè)輸出端口與所述第一混頻器陣列中的多個(gè)第二混頻器的輸入端口一一對(duì)應(yīng)，
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：第一光電探測(cè)器陣列，所述第一光電探測(cè)器陣列中的每個(gè)第一光電探測(cè)器的輸入端口與所述多個(gè)第二混頻器的輸出端口一一對(duì)應(yīng)，
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：第一波分復(fù)用器陣列，所述第一波分復(fù)用器陣列中的每個(gè)第一波分復(fù)用器的輸入端口與所述多個(gè)第二混頻器的輸出端口一一對(duì)應(yīng)，
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：第二光電探測(cè)器陣列，所述第二光電探測(cè)器陣列中的每個(gè)第二光電探測(cè)器的輸入端口與所述每個(gè)第一波分復(fù)用器的輸出端口一一對(duì)應(yīng)，
10.根據(jù)權(quán)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：尹延龍，陳特彥，郭宇昊，顧增輝，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華為技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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