FBG 프리즘과 광섬유 지연선로 행렬을 이용한 평면 위상 배열 안테나용 광 실시간 지연선로

Abstract

본 논문에서는 FBG 프리즘을 이용한 파장 의존형 광 실시간 지연선로(wavelength-dependent optical true time-delay; WDOTTD) 와 2<TEX>${\times}$</TEX>2 광 스위치의 크로스 포트에 각기 다른 길이의 광섬유 지연선로를 연결한 광섬유 지연선로 행렬인 파장 비의존형 광 실시간 지연선로(wavelength-independent optical true time-delay; WIOTTD)로 구성된 평면 위상 배열 안테나용 OTTD 구조를 제안하였다. 최대 시간 지연 차이가 810 ps인 WDOTTD와 <TEX>$\pm$</TEX>50 ps인 WIOTTD를 직렬 연결하여 10-GHz, 2비트<TEX>${\times}$</TEX>4비트 2차원 OTTD를 제작하였고, 모든 주사각에 대해서 시간지연과 삽입손실을 측정하였다. 광섬유 지연선로 행렬을 이용한 4-비트 WIOTTD의 시간 지연 측정오차는 <TEX>$\pm$</TEX>1 ps이하로 나타났다. 또한, 제안된 광 TTD의 성능을 분석하기 위하여, 8<TEX>${\times}$</TEX>8 마이크로스트립 안테나 소자들로 구성된 10-GHz 평면 PAA의 방사 패턴을 시뮬레이션으로 측정하고 분석하였다. In this paper, we proposed an optical true time-delay (TTD) for planar phased array antennas (PAAs), which is composed of a wavelength-dependent optical true time delay (WDOTTD) followed by a wavelength-independent optical true time delay (WIOTTD). The WDOTTD is a fiber Bragg gratings (FBGs) Prism and the WDOTTD is a fiber delay-lines matrix of which each component consists of a certain length of fiber connected to cross-ports of a 2<TEX>${\times}$</TEX>2 MEMS switch. A 10-GHz 2-bit<TEX>${\times}$</TEX>4-bit two-dimensional optical TTD has been fabricated by cascading a WDOTTD with a maximum time delay of 810 ps to a WIOTTD of <TEX>$\pm$</TEX>50 ps. Time delay and insertion loss for each radiation angle have been measured. Time delay error for the WIOTTD has been measured to be less than <TEX>$\pm$</TEX>1 ps. We have also designed a two-dimensional 10-GHz PAA composed of 8<TEX>${\times}$</TEX>8 microstrip patch antenna elements driven by the proposed TTD. The radiation patterns of this PAA have been obtained by simulation and analyzed.