(57)【要約】  ＲＦ信号処理の方法は、第１のパターンで配列された複数のアンテナ素子の各々において入力ＲＦ信号を受信することを含む。複数のアンテナ素子の各々から受信されたＲＦ信号は、光搬送波上で変調され、それぞれが少なくとも１つの側波帯を有する複数の変調信号を生成する。変調された信号は、対応する複数の光チャネルに沿って導かれ、出力は第１のパターンに対応する第２のパターンに配置される。複合光信号は、複数の光チャネルの出力から発する光を用いて形成される。受信されたＲＦ信号の少なくとも１つに含まれる非空間情報は、複合信号から抽出される。
2017527233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ信号処理方法であって、
第１のパターンで配列された複数のアンテナ素子の各々で入力ＲＦ信号を受信すること、
前記複数のアンテナ素子の各々からの受信ＲＦ信号を光搬送波上に変調して複数の変調信号を生成すること、
各変調信号は少なくとも１つの側波帯を有する、
前記複数の変調信号のそれぞれを、複数の光チャネルのうちの対応する１つに沿って導くこと、
前記複数の光チャネルの各々は出力を有し、前記複数の光チャネルの出力は前記第１のパターンに対応する第２のパターンに配列されている、
前記複数の光チャネルの出力から発する光を用いて複合光信号を形成すること、
前記受信したＲＦ信号のうちの少なくとも１つに含まれる非空間情報を複合光信号から抽出すること、
を含むことを特徴とするＲＦ信号処理方法。
【請求項２】
更に、前記受信したＲＦ信号に基づいて画像を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の光チャネルの出力は、自由空間に光を放射する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
更に、前記変調信号のそれぞれの側波帯を分離することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記抽出するステップは、前記複合信号をキューイング検出器に送ることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記抽出するステップは、前記複合信号の少なくとも一部を信号検出器に導き、それを光学基準信号とヘテロダインすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記抽出するステップは、到来するＲＦ信号の少なくとも１つの位置を識別するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの位置を特定することは、干渉パターン内の信号位置を特定することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
更に、少なくとも１つのＲＦ変調された光信号の位相シフトを補償するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
位相シフトを補償することは、電気光学変調器を調整することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ＲＦ受信機であって、
少なくとも１つのソースからＲＦ信号を受信するように構成された第１のパターンに配置された複数のアンテナ素子を含むフェーズドアレイアンテナと、
前記複数のアンテナ素子に対応する複数の電気光学変調器と、
各変調器は受信したＲＦ信号で光搬送波を変調して複数の変調光信号を生成するように構成されている、
前記複数の変調光信号を搬送するように構成された複数の光チャネルと、
前記複数の光チャネルのそれぞれは、対応する光チャネルから対応する変調光信号を発する出力を有し、前記複数の光チャネルの出力は、前記第１のパターンに対応する第２のパターンで配列されている、
前記複数の光チャネルの前記複数の出力に隣接し、前記複数の変調された光信号を受信するように構成され、これによって複合光信号が生成される複合信号チャネルと、
複合光信号を受信し、受信されたＲＦ信号から非空間情報を抽出するように構成された検出器
とを含むことを特徴とするＲＦ受信機。
【請求項１２】
更に、少なくとも１つの変調された光信号から側波帯を分離するように構成されたフィルタを備える、請求項１１に記載のＲＦ受信機。
【請求項１３】
前記フィルタは、前記複合信号チャネル内に配置される、請求項１２に記載のＲＦ受信機。
【請求項１４】
前記複合信号チャネルは、前記複数の光チャネルの出力に隣接する自由空間を含む、請求項１１に記載のＲＦ受信機。
【請求項１５】
前記検出器は、前記複合光信号から信号位置を識別するように構成される、請求項１１に記載のＲＦ受信機。
【請求項１６】
前記信号位置は、前記少なくとも１つのソースの空間的位置と相関する、請求項１５に記載のＲＦ受信機。
【請求項１７】
前記検出器は、前記識別された信号位置に基づいて、少なくとも１つのソースからの受信ＲＦ信号を検出するようにさらに構成されている、請求項１５に記載のＲＦ受信機。
【請求項１８】
更に、前記変調された光信号の位相シフトを補償するように構成された位相補償検出器を備える、請求項１１に記載のＲＦ受信機。
【請求項１９】
前記検出器は、前記複合光信号を使用して、ＲＦ源の空間位置に対応する信号位置を識別するように構成されたキューイング検出器を含む、請求項１１に記載のＲＦ受信機。
【請求項２０】
請求項１１に記載のＲＦ受信機であって、更に、
第２の検出器と、
複合光信号を第２の検出器に導くように構成された空間光変調器と
を含む。
【請求項２１】
ＲＦ信号処理方法であって、
第１のパターンで配置された複数のアンテナ素子の各々で入力ＲＦ信号を受信すること、
複数の変調された光信号を生成するために、入射ＲＦ信号で少なくとも１つの光信号を光学的に変調することによって、複数のアンテナ素子のそれぞれで、到来するＲＦ信号を対応する複数の光信号に変換すること、
前記複数の変調された光信号のそれぞれを、複数の光チャネルの対応する１つに沿って導くこと、
前記複数の光チャネルの各々は出力を有し、前記複数の光チャネルの出力は、前記第１のパターンに対応する第２のパターンに配列されている、
前記出力からの光信号を用いて複合光信号を形成すること、
前記複合光信号から複数のＲＦ源の空間位置を検出すること、
前記複合光信号に基づいて、前記複数のＲＦ源のうちの少なくとも１つの非空間属性を識別すること、
を含むことを特徴とするＲＦ信号処理方法。
【請求項２２】
更に、少なくとも１つの変調された光信号の側波帯を分離することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
更に、受信された前記ＲＦ信号に基づいて画像を形成することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
ＲＦ源の空間位置を検出することは、空間フィルタリングを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
空間フィルタリングは、ＲＦ信号に対応する光信号をゼロにすることを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
更に、前記複合光信号を光学的に操縦することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
光学的ステアリングは、光位相シフトを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記複数のＲＦ源の少なくとも１つの非空間属性を識別することは、フォトダイオードを用いて前記複合光信号の一部を受信することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
更に、前記複合光信号の一部を前記フォトダイオードに導くために前記複合光信号をビーム分割することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
更に、前記複合光信号を空間光変調器でフィルタリングすることを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
更に、前記複数のＲＦ源のうちの少なくとも１つの非空間属性を特定することは、
ヘテロダイン信号を生成するために、前記複合光信号の少なくとも一部を光学基準でヘテロダインすること、
ヘテロダインされた信号を光検出器に導くこと
を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３２】
ＲＦ受信機であって、
少なくとも１つのソースからＲＦ信号を受信するように構成された第１のパターンに配置された複数のアンテナ素子を含むフェーズドアレイアンテナと、
受信したＲＦ信号で光搬送波を変調して複数の変調光信号を生成するように構成された複数の電気光学変調器と、
各変調器は複数のアンテナ要素の１つに対応する、
前記複数の変調光信号を搬送するように構成された複数の光チャネルと、
前記複数の光チャネルの出力は、前記第１のパターンに対応する第２のパターンに配列されており、
複数の変調された光信号を受信するように構成された複数の光チャネルの複数の出力に隣接し、それによって複合光信号が生成される複合信号チャネルと、
少なくとも１つの光源からのＲＦ信号の光学領域内の到来角を決定するために複合光学信号を受信し、その複合光信号に基づき少なくとも１つの光源からのＲＦ信号の非空間属性を識別するように構成された検出器と
を含むことを特徴とするＲＦ受信機。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の記載】
【０００１】
本出願は、仮出願第６２／０２０，６２７号の優先権の主張を伴うものであり、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、一般に、無線信号を受信し、復調するために使用される無線周波数（ＲＦ）受信機に関し、より詳細には、信号処理のためにＲＦから光学へ信号をアップコンバートするＲＦ受信機に関する。
【０００３】
従来のＲＦ受信機は、意図的または非意図的に、信号のスプリアス混合及び／又は電波妨害により、ダイナミックレンジが制限されている。
【発明の概要】
【０００４】
例示的な実施形態は、アンテナ素子のアレイによって受信されるＲＦ信号の信号処理のための方法および装置を提供する。ＲＦ信号処理の方法は、第１のパターンで配置された複数のアンテナ素子のそれぞれで、到来するＲＦ信号を受信することを含む。複数のアンテナ素子のそれぞれで受信されたＲＦ信号は、変調された複数の信号を生成するために、光搬送波上に変調される。各変調された信号は、少なくとも１つの側波帯を有し、これは、更なる処理によって回収または抽出される情報を含むことがある。
【０００５】
様々な実施形態の態様によれば、複数の変調信号のそれぞれは、例えば光ファイバである複数の光チャネルの対応する１つに沿って方向付けられる。各光チャネルは出力を有し、複数のチャネル出力は、アンテナ素子のパターンに対応する第２のパターンで配置される。光チャネルの複数の出力は、放射された光が複合光信号を形成する自由空間、または他の何らかの光チャネルに光を放射しても良い。例えば、ＲＦ信号によって搬送され或いはＲＦ信号上に符号化されたデータのような、非空間情報を含むことがある、１または複数の受信ＲＦ信号内の情報は、複合光信号から抽出されても良い。
【０００６】
幾つかの実施形態では、受信したＲＦ信号に基づいて画像を形成することができる。変調された信号のそれぞれの側波帯は、例えば帯域通過フィルタによって分離されても良い。複合光信号からの情報の抽出は、合成信号をキューイング検出器及び／又は信号検出器に向けるものであっても良い。情報の抽出は、到来するＲＦ信号の少なくとも１つの位置を識別するものであっても良く、それは干渉パターン内の信号位置を識別するものであっても良い。ＲＦ信号の到来角は、複合光信号から直接的にリアルタイムで決定しても良い。
【０００７】
幾つかの実施形態では、１つ以上の光変調ＲＦ信号における位相シフトに対する補償が存在することがある。位相シフトを補償することは、電気光学変調器を調整するものであっても良い。
【０００８】
幾つかの実施形態の態様では、ＲＦ受信機は、複数のアンテナ素子および対応する複数の電気光学変調器を含むフェーズドアレイアンテナを備える。アンテナ素子は、第１のパターンで配置され、少なくとも１つのソースからＲＦ信号を受信するように構成されている。変調器は、受信されたＲＦ信号で光搬送波を変調して、複数の変調光信号を生成するように構成される。複数の光チャネルは、複数の変調された光信号を搬送し、対応する複数のチャネル出力でそれらを発する。光チャネル出力は、アンテナ素子の第１のパターンに対応する第２のパターンに配置されても良い。
【０００９】
幾つかの実施形態では、ＲＦ受信機は、複数の光チャネルの複数の出力に隣接する、例えば自由空間である複合信号チャネルを含む。その複合信号チャネルは、複合光信号を生成または形成することを可能にするために、複数の変調光信号を受信するように構成される。検出器、例えばフォトダイオードは、複合光信号の少なくとも一部を受信し、受信されたＲＦ信号から非空間情報を抽出するように構成するものであっても良い。
【００１０】
幾つかの実施形態では、ＲＦ受信機は、側波帯を少なくとも１つの変調光信号から分離するように構成されたフィルタを含んでも良い。フィルタは、複合信号チャネル内に配置されても良い。
【００１１】
幾つかの実施形態の側面では、検出器は、複合光信号から信号位置を識別するように構成しても良い。信号位置は、アンテナアレイによって受信された１つ以上のＲＦ信号源の空間的位置と相関するものであっても良い。検出器は、識別された信号位置に基づいて、少なくとも１つのソースからの受信ＲＦ信号を検出するように構成されても良い。検出器は、ＲＦ源の空間位置に対応する信号位置を識別するために複合光信号を使用するように構成されたキューイング検出器を含むものであっても良い。
【００１２】
他の側面によれば、ＲＦ受信機は、変調された光信号の位相シフトを補償するように構成された位相補償検出器をさらに含んでも良い。受信機は、受信されたＲＦ信号から非空間情報を抽出するように構成された１つ以上の追加の検出器をさらに含み、複合光信号の少なくとも一部を追加の検出器に向ける１つ以上の空間光変調器を含むようにしても良い。追加の検出器は、少なくとも１つの光検出器を含んでも良い。
【００１３】
幾つかの実施形態のさらに他の側面によれば、ＲＦ信号処理の方法は、複数のアンテナ素子の各々で到来するＲＦ信号を受信すること、前記複数のアンテナ素子の各々で到来するＲＦ信号を対応する複数の光信号に変換すること、光信号を対応する複数の光チャネルに沿って導くこと、光信号を用いて複合光信号を形成すること、前記複合光信号から複数のＲＦ源の空間位置を検出すること、および複合光信号に基づいて、複数のＲＦ源のうちの少なくとも１つの非空間属性を識別することを含むものであっても良い。アンテナ素子は、第１のパターンで配置されても良く、複数の光チャネルの出力は、第１のパターンに対応する第２のパターンで配置されても良い。到来するＲＦ信号の変換は、入力ＲＦ信号で少なくとも１つの光信号を光学的に変調して複数の変調光信号を生成することを含むものであっても良い。
【００１４】
さらに他の側面では、受信されたＲＦ信号に基づいて画像を形成することを含む。ＲＦ源の空間位置の検出に、例えば、アンテナアレイによって受信されたＲＦ信号に対応する光信号をヌル化することを含むものであっても良い、空間フィルタリングを更に用いても良い。幾つかの実施形態は、例えば光位相シフトを使用して複合光信号を光学的に誘導することを含むものであっても良い。
【００１５】
幾つかの実施形態では、複数のＲＦ源のうちの少なくとも１つの非空間属性の識別は、複合光信号の一部をフォトダイオードで受信することを含むものであっても良い。複合光信号の一部が、複合光信号のビーム分割を使用してフォトダイオードに導かれるようにしても良い。複合光信号は、空間光変調器を用いてフィルタリングしても良い。複数のＲＦ源のうちの少なくとも１つの非空間属性の識別は、ヘテロダイン信号を生成するために複合光信号の少なくとも一部をヘテロダインすること、およびヘテロダイン信号を光検出器に誘導することを含むものであっても良い。
【００１６】
さらに他の実施形態は、ＲＦ信号をソースから回収し、及び／又はこのようなＲＦ信号から情報を抽出するための方法および装置を提供する。ＲＦ信号に含まれるＲＦ信号及び／又は情報は、第１のパターンで配置されたアンテナ素子を含むフェーズドアレイアンテナを用いて、各ソースから到来するＲＦ信号をサンプリングすることによって、回復または抽出されても良い。各サンプリングされたＲＦ信号は、光搬送波上に光学的に変調され、光変調は、光搬送波に隣接する側波帯を含む変調信号となる。変調された信号のそれぞれは、光ファイバなどの光チャネルに沿って誘導される。各光チャネルは、対応する変調信号を、自由空間のような複合信号チャネルに送るための出力を有する。チャネル出力は、第１のパターンに対応する第２のパターンに配置される。光信号は、側波帯の１つを分離するためにフィルタリングされ、光信号は、側波帯の１つを分離するためにフィルタリングされてもよい。干渉パターンは、光チャネル（例えば、ファイバ）で発生し複合信号チャネル（例えば自由空間）を伝搬する孤立した側波帯から生成される。ＲＦ信号は、各ソースから回収されてもよく、および／またはＲＦ信号からの情報は、各ソースの空間位置に対応する干渉パターン内の信号位置を識別し、対応するＲＦ信号を検出することによって抽出されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本開示は、様々な実施形態が示されている添付図面を参照して、より完全に説明される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施することができ、例示的な実施形態に限定されると解釈されるべきではない。図面では、明瞭化のために特徴を誇張して示し、矢印のない線は要素間の双方向交換を表すことがある。同じ参照番号は、図面全体にわたって同じ要素を示し、図面は以下を含む。
【００１８】
【図１】図１は、本発明の態様に係るＲＦ受信機を示す図である。
【００１９】
【図２】図２は、本発明の態様に係る、図１のＲＦ受信機内で使用するための構成要素のブロック図（および光源、電気光学変調器および帯域通過フィルタ構成要素によって出力された信号の対応するグラフ）である。
【００２０】
【図３】図３は、本発明の態様に係る、図１のＲＦ受信機内で使用するための追加の構成要素のブロック図である。
【００２１】
【図４】図４は、本発明の動作の説明に現れる様々な量を定義するのを助ける説明図である。
【００２２】
【図５】図５は、本発明の態様に係る、ダイナミックレンジ向上の計算を示すためのＲＦシーン設定の説明図である。
【００２３】
【図６】図６は、本発明の態様に係る、異なる数の独立した画像要素に対する空間的に識別するスパースアレイ受信器における回折効率の関数としてのダイナミックレンジ向上を示すグラフである。
【００２４】
【図７】図７は、本発明の態様に係る、２つのアクティブ信号エミッタを空間的に識別するために使用されるイメージング受信機の実験的デモンストレーションのブロック図および対応する結果である。
【００２５】
【図８】図８は、本発明の態様に係る、ヘテロダイン検出のための単一チャネル光学基準源のブロック図である。
【００２６】
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の態様に係る、無線周波フェーズドアレイ受信機におけるＲＦ信号を回復する方法のフローチャートを示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の態様に係る、無線周波フェーズドアレイ受信機におけるＲＦ信号を回復する方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
添付図面を参照して、様々な例示的な実施形態をより完全に説明する。しかしながら、本明細書に記載され、クレームされる本発明は、多くの異なる形態で実施されても良く、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。
【００２８】
第１、第２などの用語は、ここでは様々な要素を説明するために使用されるが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことが理解されるであろう。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するために使用される。例えば、第１の要素は第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素は、本開示の範囲から逸脱することなく、第１の要素と呼ぶことができる。本明細書で使用される場合、用語「及び／又は」は、１つまたは複数の関連するリストされたアイテムの任意のおよびすべての組み合わせを含む。
【００２９】
ある要素が他の要素に「接続されている」または「結合されている」と言及されている場合、それは他の要素に直接接続または結合されても良く、または介在要素が存在しても良い。これに対して、ある要素が別の要素に「直接接続されている」または「直接結合されている」と言及されている場合、介在要素は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の単語は、同様に（例えば、「間」対「直接間」、「隣接」対「直接隣接」など）解釈されるべきである。
【００３０】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明するためのものであり、発明概念の開示および請求項を限定するものではない。本明細書で使用されるように、単数形の「ある（「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）」という文言は、文脈が他に明白的に示されない限り、複数形も含むことが意図される。本明細書で使用する場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定する場合、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び／又は「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、  １つまたは複数の他のものの存在または追加を排除するものではない。
【００３１】
他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本開示の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、明示的にそのように定義されない限り、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されないことがさらに理解される。
【００３２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。同じ参照番号は、図面を通して同じ要素を指すために使用され、同じ要素についての詳細な説明は、重複を避けるために省略される。
【００３３】
本開示の態様は、広帯域無線周波数（ＲＦ）フェーズドアレイ受信機におけるジャミングの線形ダイナミックレンジおよび耐性を改善するための装置および関連する方法に関する。検出／デジタル化の前に空間的に信号源を分離することにより、望ましくない非線形信号の混合を低減または排除することができる。従来の受信機におけるこのような混合は、受信機のダイナミックレンジを制限する擬似的な混合生成物を生成する可能性があり、それは本物の信号と区別することができないからである。
【００３４】
実施形態のさらなる利点は、リアルタイムで信号の到来角（ＡｏＡ）を決定する能力である。これは、ＡｏＡが、検出およびデジタル化後の複数のアンテナ素子からの信号間の相互相関の煩雑な計算によって決定され、受信機の性能に有害な非線形性および待ち時間をもたらす従来の受信機とは異なる。
【００３５】
実施形態の態様は、フェーズドアレイのアンテナ素子によって駆動されるファイバ結合光位相変調器によってＲＦ信号がアップコンバートされる信号検出機構を提供する。この変換により、レーザによって供給される光搬送波の側波帯が生じる。これらの光側波帯は、それぞれのアンテナ素子に入射するＲＦ電力に実質的に比例し、また、入射ＲＦ信号によって搬送される位相を保存する。ＲＦアップコンバージョンのこの重要な特性は、光側波帯を使用して、シーン内におけるＲＦエネルギーの画像を再構成することを可能にする。別個の光源からのエネルギーは、電気的に検出される前に、例えば、光学カメラのフォトダイオードまたは画素によって空間的に分離されているので、ダイナミックレンジが改善され、妨害に対する耐性が光学領域での処理によって増加する。
【００３６】
本発明の態様に係る受信機１００が図１に示されている。図示受信機１００はスパースアレイ受信機である。受信機１００は、本明細書に記載の機能を実現するために受信機内の様々な構成要素に結合されたプロセッサ２００を含む。受信機１００で使用するための適切なプロセッサのバリエーションは、本明細書の説明から当業者に理解されるであろう。
【００３７】
フェーズドアレイアンテナ１１０、例えば、図１の例に示すように、所定のパターンで配置されたＭ個のアンテナ素子１２０のスパースアレイは、外部ソースからＲＦ信号を受信する。図１に示すアンテナ素子１２０は、ホーンアンテナであるが、当業者であれば、様々なアンテナ手段を使用できることを理解する。アンテナ素子１２０でサンプリングされたＲＦ信号は、Ｍ個に分割されたレーザビームを変調するために使用される。電気光学（ＥＯ）変調器１３０は、アンテナ素子１２０の各々に結合され、各アンテナ素子１２０で受信されたＲＦエネルギーを光学領域に変換するために使用される分割レーザビームの分岐を受信する。これは、レーザによって生成された光（キャリア）ビームを変調することによって行われる。時変変調は、元の搬送波周波数（または波長）に隣接する側波帯のセットとして周波数領域で現れ、図２に示すように、元のレーザが動作する。これについては、以下でより詳細に説明する。その結果、ＲＦ領域で放射されるエネルギーは、キャリア周波数の側波帯として光学領域に現れる。このＲＦ信号の光学領域へのアップコンバージョンは、ＲＦに存在するすべての位相および振幅情報が光学的な側波帯に保存されるという意味で一貫性がある。光学的アップコンバージョンにおけるコヒーレンス保存のこの特性は、光学的手段を用いてＲＦ信号の到来角度を回復させる。
【００３８】
図１に戻って、レーザ搬送波波長およびインプリントされたＲＦ信号を有する側波帯を含む変調された光ビームは、光ファイバ１４０によって、縮小された大きさで、ＲＦアンテナのアレイの第１のパターンに類似または対応する第２のパターンで配列されたファイバ１４０の出力１４１に結合されたレンズレットアレイ１５０に伝達される。図４は、図１のアンテナ素子１２０のパターンに対応するパターンで配列された光ファイバ１４０の出力端を示す。図４に示すように、レンズレットアレイ１５０上の光ファイバ１４０の出力１４１から、ビームは自由空間内を伝播し、もはや光ファイバによって案内されない。図１の実施形態は、電気光学変調器１３０とプロセッサ２００との間の従来の光ファイバ１４０を示しているが、当業者は、（図３に示されるように）、他の光導波路又はチャネルも、すなわち代わりに使用され得ることを理解するであろう。同様に、図３および図４は、光ファイバ１４０の出力から発する光から複合光信号を形成するためのチャネルとしてのプロセッサ２００内の自由空間の使用を示しているが、当業者であれば、複合光信号を形成するために他の光チャネルを使用できることを理解するであろう。
【００３９】
再び図１を参照して、個々のビームはレンズレットアレイ１５０においてファイバ１４０の出力１４１から自由空間内を伝播し、個々のビームが互いに干渉し合って結合ビーム１６０または複合ビーム１６０を形成する。結合されたビーム１６０の一部は、ビームスプリッタ１６５で分割され、基準ビーム１７０と混合され、検出器アレイ１７５（図１の位相補償検出器）に送られ、振動、音響などの環境条件に起因して個々のファイバ１４０に由来する光学的位相変動の補償を行う。これにより、得られる画像は、振動するファイバとは対照的に、シーン内のＲＦ源の空間分布に対応することが保証される。バンドパス光学フィルタ１８０（図１参照）は、図２に示されるように、搬送波波長を取り除き、図２に示す側波帯のうちの１つだけを通過させる。ここでは単一の側波帯のみを搬送する重複ビームは、キューイング検出器１９０、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）は、光学ドメインにおける到着のＲＦ角度の表現を形成するために干渉する。言い換えれば、キューイング検出器１９０上でオーバーラップするビームによって形成される光学画像は、スパースアンテナアレイ１１０によって見られるように、実質的にＲＦシーンのレプリカであっても良い。
【００４０】
図２は、例えば周波数ωｍを有するミリ波（ＭＭＷ）信号であり得る受信ＲＦ信号に対応する光側波帯を回復または分離するための光学フィルタ１８０の使用を示す。図２のグラフに示すように、アンテナ素子１２０からの受信ＲＦ信号は、周波数ω０（例示的には１５５７と１５５８ｎｍとの間の波長）で動作する光搬送波信号（送信元）１２５で変調する。変調器１３０の出力１３５は、中央のグラフに示すように、光搬送波の側波帯にＭＭＷ信号の光学アナログを含む。ω０＋ωｍまたはω０−ωｍに調整された光バンドパスフィルタ１８０は、受信されたＭＭＷ信号の光学的表現を搬送波から取り除く（分離する）。 
【００４１】
図３は、光学層を強調した受信機１００の構成を示す。単一のレーザ源１２５は、スプリッタ１２７によってＭ通りに分割され、ビーム１２８は、ＲＦ放射を捕捉するアンテナ１２０に結合された変調器１３０を通って送られる。変調器１３０の（光学）出力１３５は、捕捉されたＲＦ放射に対応する単一の側波帯のみが、例えば図２で説明したフィルタ１８０を使用して通過できるようにフィルタリングされる。Ｍ個の異なるチャネルの中でフィルタ１８０から出力された光ビーム１８５の自由空間干渉は、以下により詳細に説明するように、検出器で測定されたパターンをもたらす。出力１８５によって生成された干渉パターンを参照ビーム１８７と混合することにより、到来ＲＦ信号で変調された光ビーム内に搬送される情報を抽出することができる。
【００４２】
なお、図１および図３は、レンズレットアレイ１５０の下流の受信機１００の自由空間部分に配置されたフィルタ１８０を示す。別の実施形態では、光学ドメインにおけるＲＦ源位置の再構成を可能にするために、フィルタを変調器１３０とキューイング検出器１９０との間のどこにでも配置することができる。さらに、幾つかの実施形態では、特に５ＧＨｚより低い周波数について、光搬送波エネルギーからサイドバンドエネルギーをフィルタリングするために、フィルタ１８０にマッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）を使用することができる。そのような変調器は、適切なバイアス条件の下で、（奇数次の）側波帯を通過させながら干渉法によって搬送波を抑制することができ、それによって周波数に依存しない方法で搬送波を抑制する。
【００４３】
図１のキューイング検出器１９０は、電荷結合素子（ＣＣＤ）またはコンタクトイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサのアレイなどの光検出器のアレイであってもよく、それらは、いくつかの実施形態では、高速フォトダイオードと同じ性能でアンテナアレイ１１０によって受信されたＲＦ信号に現れる情報をデコードすることができない。いくつかの実施形態では、アンテナ素子１２０によって入力されたＲＦ信号で符号化された情報を抽出または回復するために、フィルタ１８０から出力された複合光ビームは、追加のビームスプリッタ１６５でさらに分割され、図１に示すような高速フォトダイオード１９４におけるヘテロダイン検出用の基準レーザビーム１９２と組み合わされる。フォトダイオード１９４によって検出され得るＲＦ信号に符号化される非空間情報の幾つかの例は、情報担持信号を有するＲＦ搬送波の振幅、位相、及び／又は周波数変調を含む。情報を含む変調信号は、本質的にアナログまたはデジタルであっても良い。後者の場合、情報は、周波数分割多重化された、時分割多重化された、または符号分割多重アクセス信号（ＯＦＤＭ、ＧＳＭ（登録商標）、またはＷＣＤＭＡ（登録商標）信号などの各信号に対してより具体的にするために電気通信の例を使用する）に含まれても良い。例えば、各フォトダイオード１９４は、互いに直交する複数の搬送波信号を含むＯＦＤＭ信号を受信することができる。複数の搬送波信号の各々は、データ（例えば、０と１の２進ビットを含むデジタルデータ）を抽出するために（例えば、ベースバンドに）適切に復調されても良い。各フォトダイオード１９４によって受信された各ＯＦＤＭ信号は、（例えば、それぞれ異なるオーディオ信号または異なるビデオ信号に関連付けられた）異なる送信にそれぞれ関連付けられた複数のチャネルのデータを含むことものであっても良い。知られているように、デジタルデータのチャネルは、単一のキャリアによって搬送される必要はないが、（例えば、周波数ホッピングまたはインターリーブを介して）これらのキャリアの複数のものにわたって拡散されても良い。ＲＦ源によって同時に送信され、各フォトダイオード１９４によって受信されるＯＦＤＭ信号のＲＦ搬送波は、同じ周波数を有するものであっても良い。同時に受信されたＯＦＤＭ信号の間の干渉は、ＲＦ源の空間的分離のために回避され得る。各フォトダイオード１９４によって受信され復調される各ＯＦＤＭ信号は、１つ以上のＲＦ源によって送信され、アンテナ１２０によって受信されるＯＦＤＭのＲＦ信号に対応するものであっても良い（例えば、ミリメートル波長ＲＦ範囲内、または３〜３００ＧＨｚまたは０．５〜１１０ＧＨｚのような０．５〜３００ＧＨｚの間、または３〜３０ＭＨｚのＨＦ帯域、または３０〜３００ＭＨｚのＶＨＦ帯域、または３００ＭＨｚ〜１ＧＨｚのＵＨＦ帯域）。したがって、例えば、アンテナ１２０は、デジタルオーディオ（例えば、ＭＰ３、ＭＰＥＧ）、デジタル画像デジタルビデオ（例えば、ＭＰ４）、ＴＣＰ／ＩＰフォーマットのデータのような、複数の信号キャリア上のデジタルデータの複数の送信を搬送するために、複数のチャネルをそれぞれ有する複数のＯＦＤＭ信号を受信するものとしても良い。（本明細書で説明するような）光変換及び処理は、異なるＲＦ送信機から放射されるこれらのＯＦＤＭ信号のそれぞれを、変換された光信号として異なる対応するフォトダイオードに供給するものであっても良い。上記の例では、１つまたは複数のＯＦＤＭ信号の送信および受信について説明しているが、他のＲＦ符号化／復号化方式（本明細書に記載）を同様の方法で光学ドメインで利用し処理するものとしても良い。空間光変調器（ＳＬＭ）位相シフタ１９６は、キューイング検出器１９０内の明るいスポットとして検出されたＲＦ放射源が高速フォトダイオード１９４上に個別に結像されることを保証する。図１には、対応するＳＬＭ１９６を備えた２つのそのような高速フォトダイオード１９４が例示のために示されている。それらは、２つの異なるＲＦソースから同時に信号を受信することができる。対応するＳＬＭ１９６およびビームスプリッタ１６５を有するフォトダイオード１９４の数を増加させると、情報を抽出または回復するために同時に処理され得る受信ＲＦ信号の数が増加する。
【００４４】
別の実施形態では、図１に示すキューイング検出器において比較的遅いＣＣＤの代わりに、適切に高速の光検出器のアレイを使用することができる。光学的基準と混合すると、そのような代替的な検出器アレイの実施形態は、ＲＦ源の空間弁別と、対応するＲＦ信号によって搬送される情報の抽出の両方のための手段を提供する。これらの代替の実施形態では、図１に示す追加のビームスプリッタ１６５、ＳＬＭ１９６およびフォトダイオード１９４は不要である。
【００４５】
以下、ＲＦシーンの光学的再構成について更に詳細を述べる。光学領域におけるＲＦシーンの画像を再構成するために、変調器１３０の（光学）出力は、光ファイバ１４０内で、アンテナ１２０の空間分布を模したレンズレットアレイ１５０に運ばれる。出力ビームは、自由空間（または複合光信号を形成するための他の適切なチャネル）において干渉させ、元のＲＦシーンに対応する干渉パターンをキューイング検出器１９０のＣＣＤチップの実施形態のような光学センサのアレイによって捕捉する。スペクトル再構成処理は、以下のように表すことができる。
【００４６】
【数１】
2017527233.tif 000003
【００４７】
ここに、図４を参照すると、Ｂｍは、ｍ番目のファイバの出力における電界の振幅であり、ＣｎはＣＣＤのｎ番目の画素における（光の）電界であり（スペクトルフィルタリングがない場合）、ωは光周波数であり、φｍは、ｍ番目のファイバにおける光ビームの（ＲＦ変調された）位相であり、θｎｍは、光ビームがｍ番目のファイバからｎ番目のピクセルまで自由空間を伝搬するときにピックアップする位相であり、ＣＣＤアレイ内にＭ個の光ファイバ、Ｎ個の検出素子があり、各ファイバから出る光の強度がＣＣＤのＮ個のセンサの間に均等に分配されると仮定する。ｃ．ｃ．は、電場を実数にする第１項の複素共役の存在を意味する。前述したように、光ファイバ１４０によって出力されたビームは、干渉を与える空間（ファイバレス空間）において干渉することが可能である。そのような干渉空間は透明であってもよく、真空、空気、空気以外の気体、液体または固体（例えば、レンズまたはスラブ導波路）を含んでもよい。
【００４８】
以下の分析の目的のために、ＲＦ（例えば、ｍｍＷ）シーンは、インデックスｋで列挙された離散ＲＦエミッタに分割される。ｋ番目のＲＦエミッタによる第ｍ番目のチャネルにおける光搬送波に課される位相は、以下のとおりである。
【００４９】
【数２】
2017527233.tif 000004
【００５０】
ここで、ΩはＲＦ信号の周波数、Ｓｋは、変調効率とアパーチャからの距離によってスケーリングされた、ｋ番目のエミッタによって放射される波の振幅であり、φｋｍは、アレイのｋ番目のエミッタとｍ番目のアンテナ素子との間の波によってピックアップされた位相である。ｍ番目のチャネルにおける全位相は、シーン内の全てのＲＦ源からの寄与を加算することによって得られる。即ち、
【００５１】
【数３】
2017527233.tif 000005
【００５２】
異なる位置に由来するＲＦ波が補正されていない場合には、式  （１）、（２）および（３）は、１つの側波帯のみを可能にするスペクトルフィルタリングと組み合わせて、ＣＣＤアレイのｎ番目の画素で検出された以下の平均パワーを生じることが示される。
【００５３】
【数４】
2017527233.tif 000006
【００５４】
式（４）は、フーリエ変換および逆フーリエ変換の構成の形態を有するため、シーン内に存在するＲＦ源の位置をＣＣＤアレイ上の輝点として空間的に再構成する。式（４）において、式（４）において、Ｋｋはｋ番目の音源に関連するＲＦ波の波動ベクトルであり、Ｘｍはアレイ内のｍ番目のアンテナの位置であり、Ｘｍはアレイ内のｍ番目のファイバの位置であり、Ｋｎは  ファイバーアレイによって生成された光波形の波ベクトルであって、ＣＣＤアレイ内のｎ番目のピクセルによって収集される。
【００５５】
キューイング検出器１９０からこのようにして得られたＲＦ放射源の位置の情報は、ＳＬＭ移相器１９６で使用され、関心領域を高速光検出器１９４上に投影する。この検出器１９４は、ヘテロダイン光学参照番号１９２の助けで、さらなる処理のために、変調された光をＲＦに変換する。
【００５６】
図９Ａは、本発明の態様に係る無線周波数フェーズドアレイ受信機におけるＲＦ源の空間弁別および対応する信号検出のためのステップのフローチャート１０を示す。フローチャート１０のステップは、図１に示す受信機ならびに当業者には明らかであろう多種多様な他の実施形態を使用して実行することができる。
【００５７】
ステップ１２において、到来ＲＦ信号は、例えば、フェーズドアレイアンテナによって受信（またはサンプリングなど）される。少なくとも１つのソースの各々から到来するＲＦ信号は、フェーズドアレイアンテナ内の複数のアンテナ素子によってサンプリングされても良い。フェーズドアレイアンテナは、第１のパターンで配置されても良い。
【００５８】
ステップ１４において、光搬送波が受信ＲＦ信号で変調される。光搬送波は、対応する電気光学変調器を用いて複数のアンテナ素子のそれぞれによって受信された少なくとも１つのＲＦ信号のそれぞれによって変調されても良い。ＲＦ信号を有する光搬送波の光変調は、光搬送波に隣接する少なくとも１つの側波帯を含む変調された光ビームをもたらす。
【００５９】
ステップ１６において、変調されたビームの各々は、光チャネル、例えば、光ファイバに沿って方向付けられても良い。各光ファイバは、その対応する変調信号を、結合された出力から複合光信号が形成される自由空間などの複合信号チャネルに通過させる出力を有する。複数の光ファイバの出力は、第１のパターンに対応する第２のパターンに配置されても良く、出力から自由空間への光ビームの伝搬が干渉パターンを形成する。
【００６０】
ステップ１８では、ＲＦ変調された光信号のそれぞれをフィルタリングして側波帯の１つを分離する。
【００６１】
ステップ２０において、少なくとも１つのＲＦ信号に含まれる情報が回復されるか抽出される。ＲＦ信号情報は、ＲＦ信号のソースの空間的位置に対応する干渉パターン内の信号位置を識別することによって回復されても良い。その信号位置に対応するＲＦ信号上に符号化された情報などの非空間情報は、対応する変調光信号から検出または抽出することができる。
【００６２】
図９Ｂは、ＲＦ信号の情報の回復または抽出のためのプロセスを詳述するステップのフローチャート２０を示す。フローチャート２０のステップは、図１に示される受信機を使用して実行され得るが、当業者は、ステップを実行するのに適した様々な他の実施形態を理解するであろう。
【００６３】
ステップ２２において、信号位置が第１の検出器によって検出される。例えば、干渉パターンは、各識別された信号位置がＲＦ源の空間位置に対応する信号位置を識別するために、キューイング検出器に向けられても良い。
【００６４】
ステップ２４において、ＲＦ信号の非空間情報が、対応する変調された光信号から抽出または復元される。干渉パターンは、ステップ２２で識別された信号位置を使用して、空間光変調器を有する信号検出器に向けられ、少なくとも１つの光源からのＲＦ信号から情報を抽出または回復する。
【００６５】
別の実施形態では、ＲＦ信号は、各識別された信号位置がソースの空間位置に対応する信号位置を識別する信号検出器に干渉パターンを向けることによって回復されても良い。同じ信号検出器は、干渉パターン内の識別された信号位置における少なくとも１つの光源のそれぞれからのＲＦ信号を追加的に検出する。
【００６６】
複数の高速光検出器を組み込んだ好ましい実施形態では、高速光検出器の各々は、存在し得る他の全ての発生源を効果的に抑制しながら、１つのＲＦ源からシーンの１つの要素のみから電力を受け取る。以下では、このようなマッピングに関連する問題を定量化し、有効ダイナミックレンジの向上の観点から表現する。
【００６７】
有効なダイナミックレンジを改善するために、空間フィルタリングを使用することができる。電子処理に先立って異なる方向から到来するＲＦ放射の空間的分離は、関心のある領域に配置されていない限り、不要な（ジャミング）源を抑制する手段を提供する。このような抑制は、ダイナミックレンジの効果的な強化と同等である。受信機は、従来の構成で可能であったよりも強いソースの存在下で、より弱い信号を検出することができる。
【００６８】
受信機の特定の機能特性を指定することにより、この強化を定量化することができる。第１に、ＲＦシーンの再生画像の独立した要素の数Ｎである。本質的に、Ｎは、アンテナアレイの視野を分解能で割ったものに等しい。独立した要素の数を見る別の方法は、電気通信の文脈でＣｌａｕｄｅ  Ｓｈａｎｎｏｎによって開発された概念を使用することである。所与の時間内に特定の帯域幅にわたって所与されたチャネルで送信可能なすべての可能なメッセージの空間の次元に等しい時間−帯域幅積が中心的な役割を果たす。２Ｄアパーチャを用いたイメージングの場合の時間−帯域幅積のアナログは、空間−周波数−周波数帯域積である。空間−周波数−帯域幅を計算するには、周波数（または波長）と視野が必要である。開口によって捕捉された空間周波数は、入射ｋベクトルを開口面上に投影することによって得られる。与えられた周波数における入射角が高いほど、空間周波数は高くなる。したがって、正方形のアパーチャおよび正方形の視野では、各方向に±θの場合、空間周波数帯域幅は、以下のとおりである。
【００６９】
【数５】
2017527233.tif 000007
【００７０】
ここで、ｖは受信ＲＦ信号の周波数であり、ｃは光の速度である。辺Ｌを有する正方形のアパーチャとそれぞれの領域Ｌ２とを仮定すると、独立した画像要素の数は、以下のとおりである。
【００７１】
【数６】
2017527233.tif 000008
【００７２】
同等のダイナミックレンジ向上の評価に必要な別の概念は、アンテナアレイの回折効率ηである。回折光学系の言語では、回折効率は、所望の位置または方向で終わる全体的な受信電力の割合を測定する。本明細書で開示される実施形態の文脈では、アンテナアレイを照明する遠方の点光源を考慮することが有用である。イメージング側では、キューイング検出器では、ポイントソースは、ある場所にスパイクがあり、他の場所で幾つかの背景レベルが増加したイメージになる。言い換えれば、１つの所望の画像要素に加えて、点光源は、他のすべてのＮ−１個の画像要素もある程度照明する。受け取った総電力に対する所望の要素で受信された電力の比が回折効率ηである。
【００７３】
特定のプラットフォーム上で実現できる要素の数は、その最大物理エクステントに制限される。一例として、３ＧＨｚの光源の場合、分解能のある素子の数は、２πステラジアン立体角視野への１メートルの開口に対して約Ｎ＝４００に制限される。１０６ＧＨｚでは、同じアパーチャがＮ＝５００，０００となる。
【００７４】
実効ダイナミックレンジの向上を計算するには、実効ダイナミックレンジの向上を計算するには、ここで、注目信号は、＊と記された強いソースの存在下で〇として示される関心領域から来る、図５に示す例を考えてみる。上述したように、強い光源は、それぞれの画像位置に輝点を生成することに加えて、関心領域を含む他のすべての位置にエネルギーを蓄積する。強い源から来る総電力をＰ＊とすると、点＊に供給される電力はηＰ＊である。したがって、＊を除くすべての画像要素に供給される総電力は、（１−η）Ｐ＊である。マークを逃した強い光源からの出力が残りのＮ−１個の要素に均等に分配されると仮定すると、関心領域〇はそのシェアとして以下を受ける。
【００７５】
【数７】
2017527233.tif 000009
【００７６】
同時に、関心領域に由来するパワーＰ°の割合ηは、〇に対応する点に堆積される。したがって、観察された関心領域における望ましくないパワーに対する所望のパワーの比は、以下のとおりである。
【００７７】
【数８】
2017527233.tif 000010
【００７８】
空間フィルタリングがない場合、アレイの各アンテナ素子は全視野から発生する総電力を受け取り、電子処理のために全部を通過させる。従って、識別される必要がある望ましくない電力に対する所望の電力の比は、以下のとおりである。
【００７９】
【数９】
2017527233.tif 000011
【００８０】
式（８）および式（９）を比較することにより、電子的に処理される必要のある望ましくない電力比に対する所望の強化が以下のように得られる。
【００８１】
【数１０】
2017527233.tif 000012
【００８２】
式（１０）は、受信機のダイナミックレンジの効果的な拡張として解釈され得る。そのような解釈は、電子的に処理される必要のある望ましくない力に対する所望の比率の比として導出される方法によって正当化される。言い換えれば、他のすべてが等しい場合、受信機は、係数η（Ｎ−１）／（１−η）だけ増加した「妨害」電力のレベルを許容し、従来の受信機構成として所望の信号を検出するという点で同じ性能を発揮することができる。
【００８３】
幾つかの異なるＮの値に対する回折効率の関数としてのダイナミックレンジ強調の依存性を図６に示す。最小エンハンスメントは常に０ｄＢであることに留意されたい。これは、到来電力が、アンテナアレイによって捕捉されたＲＦ信号のＮ個の要素のすべて、すなわちη＝１／Ｎの間に均一に広がっているときに最小回折効率が生じることに留意することによって確かめることができる。この値を式（１０）に代入すると、１または同等に０ｄＢが得られる。他方、完全に配置されたアンテナアレイに対応する１に近い高い回折効率では、ダイナミックレンジの向上は発散的であり、無限になる傾向がある。そのような挙動は、高い回折効率では、光源の位置に対応しない画像要素、すなわち対象領域〇が光源＊から無視できる程度の電力を受ける無視できる量のパワーリークに気付くことによって、直感的に理解され得る。このほぼ理想的な空間フィルタリングの結果として、空間的に分離された強い音源を使用することによって受信機を妨害する能力を効果的に排除することができる。
【００８４】
この分析の前提は、不要なソースからの電力がアレイの他の要素に均等に分配されるということである。実際には、この分布は非一様であり、不要なソースからの寄与をさらに減らすために調整することができる。したがって、当業者に知られているスマートナリング技術を使用して、実施形態は、上記の公称結果を超えるダイナミックレンジの大幅な改善を提供することができる。
【００８５】
以下に説明するように、本発明の実施形態の態様を示す試験を実施した。
【００８６】
図７は、電子的な検出に先立って光アップコンバージョン及びイメージングを介して空間的に信号を分離することを実証するために、試験構成４００から得られた概略図及び代表的な予備データを示す。アンテナ（１２０）によって駆動される光変調器（１３０）を含む受信器アレイ（４１０）を使用して２〜３５ＧＨｚエミッタ（３４．５ＧＨｚ左エミッタ４０１および３５．０ＧＨｚ右エミッタ４０２）の画像を取得した。システムは、エミッタからのエネルギーを高速光検出器４４０に向けるために、光変調器（図１および図２の１３０）にＤＣバイアスを印加することによって、光位相ステアリングと並行して、カメラ４２０による光学領域の画像再構成を使用した光検出器４４０の出力スペクトルは、ＲＦスペクトル分析器４５０によって測定され、図７の右上に示されている。システムによって得られた画像は、図７の右下に示され、２つの輝点からなる。アップコンバージョンの後であるが、カメラによる検出前に、ビームスプリッタ４６０を使用して、光エネルギーの一部を分離し、それを高速光検出器４４０に向けた。各変調器１３０における光位相シフトを使用して、いずれかのエミッタが光検出器に接続された。検出器出力の電気スペクトルアナライザのトレースは、図７の右上の領域に示されている。上部スペクトルは、３４．５ＧＨｚで動作する左側エミッタ４０１のエネルギーを光検出器４４０に向けるように画像が操縦される場合のものであり、下方スペクトルは右側エミッタのエネルギーを向けるように画像を操縦することに対応する  ２つの光源４０１，４０２は、３５．０ＧＨｚで動作し、２つのスペクトルの捕捉のために同じ出力レベルで動作した。２つの異なる光源間の検出された相対強度の差異は、本発明の態様を実施した試験実施形態によって与えられる２つの光源間の空間識別の結果である。
【００８７】
この試験デモンストレーションの場合、光搬送波周波数の残差で叩くことによって側波帯が検出されたので、エミッタの周波数で電気信号が直接得られた。図８に示すように、幾つかの実施形態の追加の態様がある。サイドバンドエネルギーをよりアクセス可能な中間周波数（ＩＦ）に変換するためのコヒーレント光局部発振器（ＬＯ）の使用である。このヘテロダイン技術は、広く同調可能な周波数範囲にわたる信号の検出を可能にし、また、フォトダイオード（例えば、図１のフォトダイオード１９４）などの検出器に必要な帯域幅を容易にする。単一の（マスタ）レーザ（５１０）は、アレイ内のすべての変調器に給電するだけでなく、図８に示す方式に従ってコヒーレントなヘテロダイン光ＬＯを生成するためにも使用することができ、以下に説明する。図１に示すように、ビームスプリッタ１６５および空間光変調器（ＳＬＭ）１９６を使用して、空間的にフィルタリングされた信号を画像平面内のそれぞれの位置からヘテロダイン検出のためのフォトダイオード１９４に向けることができる。光ＬＯ生成技術は、半導体レーザの変調側バンドインジェクションロッキングに基づいており、光ファイバーとフォトニックコンポーネントを使用することにより、光位相雑音の除去による莫大な帯域幅、優れた信号純度、最小サイズの重量とパワー（ＳＷａＰ）を提供する。
【００８８】
幅広い調整可能性は、高調波の広い櫛を使用した注入ロックによって実現され、すべて図８に示すように非線形歪みを受けた低周波ＲＦ基準５２０を有する外部変調レーザ１（５１０）から得られる。レーザ１の出力は、上の説明の光搬送波としても使用される。レーザ２（５３０）は、注入された高調波のいずれか１つの周波数に一致してロックするように調整される。高調波を選択すると非常に高いオフセット周波数が得られ、ロックされたレーザーは同じ位相ノイズを持つため、リファレンスの純度は維持される。連続的な微調整は、例えば電圧制御発振器（ＶＣＯ）５２０などのチューニング可能な基準から利用可能である。このアプローチは、少なくとも７オクターブ（０．５〜１１０ＧＨｚ）にわたる連続チューニングを提供することが実証されており、その全範囲にわたって〜１Ｈｚである。このアプローチにより、改善された変調技術を使用して最大３００ＧＨｚまでの連続的なチューニングが可能になる。
【００８９】
注目すべきことに、ＲＦ信号回復用のフォトダイオード、図１の広帯域フォトダイオード１９４は、ＲＦキャリア周波数ではなく、中間周波数＋信号帯域幅に十分な速度しか持たないので、受信機の同調範囲はフォトダイオードに制限されず、変調器の動作の全範囲に及ぶことができる。この特徴は、より高い光パワー処理および出力光電流を有するフォトダイオードの使用を可能にする。このアーキテクチャでこのようなフォトダイオードを使用することで、正味の利得で１２０ｄＢＨｚ２／３を超えるスプリアスフリーダイナミックレンジ（ＳＦＤＲ）で信号を受信することができる。この推定値には、上述の空間フィルタリングによって与えられる改善されたダイナミックレンジは含まれないことに留意されたい。
【００９０】
上記は例示的な実施形態を例示するものであり、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。幾つかの例示的な実施形態について説明したが、当業者であれば、本発明の概念の新規な教示および利点から実質的に逸脱することなく多くの変更が可能であることを容易に理解するであろう。したがって、そのような変更のすべては、特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内に含まれることが意図される。
【図１】
2017527233.tif 000013
【図２】
2017527233.tif 000014
【図３】
2017527233.tif 000015
【図４】
2017527233.tif 000016
【図５】
2017527233.tif 000017
【図６】
2017527233.tif 000018
【図７】
2017527233.tif 000019
【図８】
2017527233.tif 000020
【図９Ａ】
2017527233.tif 000021
【図９Ｂ】
2017527233.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月9日(2017.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2017527233.tif 000023
【国際調査報告】
2017527233.tif 000024