专利名称：一种有源光学天线、微波发射系统及发送信息的方法
技术领域：
本发明涉及通信系统，特别涉及一种有源光学天线、微波发射系统及发送信息的方法。
背景技术：
微波作为传统的通讯方式曾经在通讯领域发挥了重要作用，微波具备部署简单， 成本低，传送距离较远等固有优势。随着通讯网络的不断发展，微波仍然具备非常广泛的应用范围，特别是在移动基站的回传，偏远地形复杂地区，微波正在发挥自身优势被广泛应用。随着传输数据流量的不断增大传统微波频段越来越拥挤，业界为了提高微波的传送带宽，找到了 E波段微波(E-BAND)这一新的频谱频段71-76GHZ/81-86GHZ。这一频段可利用带宽达到10GHZ，能够满足高速数据业务(如GE/10GE等)的传送需要。现有的利用光学调制器实现中频信号的调制，从而传输信号的方法如图1所示。 本实施例中，在调制器MD内激光器LD经过频率为f/2的本地调制信号LO调制后产生频率差为f的光载波，该频率差为f的光载波经过调制器M的调制后将数据调制到光载波上形成差频光信号，之后，差频光信号进入光电探测器(PD，Photodetector)管进行拍频生成射频信号，该射频信号由放大器放大后经天线发射出去。通常，PD管的转换输出功率比较低，将PD管转换后的射频信号直接接入天线往往无法满足发射功率的要求，因此，必须要增加放大器，而每多一种器件就会使天线系统的集成度降低成本上升。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种有源光学天线、微波发射系统及发送信息的方法，以降低天线的成本，并且增大集成度。本发明实施例提供了一种有源光学天线，包括基底；置于所述基底的底部的地平面；置于所述基底的顶部的供电网格和若干天线单元，以及置于所述基底内的位于天线单元和地平面之间的光电探测器管，所述供电网格为所述光电探测器管供电；其中，所述光电探测器管的个数与天线单元的个数相等；所述光电探测器管的输出端与天线单元耦合，以输出射频信号；置于所述基底内的与光电探测器管相连的光波导。本发明实施例还提供了一种微波发射系统，包括中心局，用于产生待传输的光差频信号，并将所述光差频信号调整到光载波，通过光纤传输至有源光学天线；有源光学天线，通过自身基底内部的光波导，将通过光纤接收的光信号分配给多个光电探测器管，由所述多个光电探测器管将接收到的光差频信号转换为射频信号，经天线单元发送出去。本发明实施例还提供了一种发送信息的方法，所述方法包括有源光学天线上电；接收待传输的光信号，通过自身基底内部的光波导，将所述光信号分配给多个光电探测器管；由所述各个光电探测器管将接收到的光信号转换为射频信号，经天线单元发送出去。应用本发明实施例，通过PD管将光差频信号转换为射频信号，该射频信号通过与 PD管耦合的天线单元发送出去。PD管为有源器件每单元可达mw级别，多个PD管集成避免了单个PD管功率过低的问题。这样，通过多个PD管集成避免了使用放大器，降低了天线的成本，并且增大了集成度。再有，由于该天线接收到的待发射信号是光信号，因此，可借助平面波导技术完成复杂的分光，使得光功率分配在光域完成，避免了电信号分配网络的匹配和衰减。此外，光域便于光信号的相位控制，因此，可以简单方便的形成相控阵天线阵列。 由于有源光学天线与中心局之间通过光纤连接，因此，方便天线拉远，便于部署、施工等操作。
为了更清楚地说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术的传输信号的方式示意图。图2是根据本发明实施例的一有源光学天线的主结构示意图；图3是根据本发明实施例的一有源光学天线的剖面结构示意图；图4是根据本发明实施例的一有源光学天线的顶部结构示意图；图5是根据本发明实施例的一种微波发射系统结构示意图；图6是根据本发明实施例的发送信息的方法流程图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。参见图2-4，图2是根据本发明实施例的一有源光学天线的主结构示意图；图3是根据本发明实施例的一有源光学天线的剖面结构示意图；图4是根据本发明实施例的一有源光学天线的顶部结构示意图。结合上述3幅图可知，本发明实施例提供的有源光学天线包括基底；
置于所述基底的底部的地平面(Ground)；置于所述基底的顶部的供电网格和若干天线单元(Patch)，置于所述基底内的位于天线单元和地平面之间的光电探测器(PD)管，所述供电网格为所述光电探测器管供电； 其中，所述光电探测器管的输出端与天线单元耦合；所述光电探测器管的个数与天线单元的个数相等；置于所述基底的内的与光电探测器管相连的光波导。上述若干个天线单元排列为阵列；上述供电网格分布在所述天线单元的间隙。上述基底可以选用任何适合制作光器件的半导体材料并满足作为天线基底的介电常数要求的材料，例如硅(Si)、磷化铟(InP)等都可以作为基底。通常，Si相对介电常数达11，且成本较低，本发明实施例中的基底为Si。需要说明的是，由于Si基底内集成了多个PD管，每个PD管对应一个天线单元，也即每个PD管从供电网格获取电源，通过连接地平面实现电源导通，每个PD管的输出端与天线单元耦合，从而将输出的射频信号通过天线单元发送出去。这样，PD管转换光学拍频信号为射频信号，将转换后的射频信号直接送给天线单元发射出去。Si基底内集成的PD管阵列，可以采用微波光子方法实现将光信号到射频信号的转换。具体的转换方法与现有技术完全相同，不再赘述。通过集成的PD管阵列满足了将PD管转换后的射频信号直接接入天线的发射功率要求。可见，本发明上述实施例提供的有源光学天线实际为一种平板陈列有源光学天线。应用本发明实施例提供的天线，通过PD管将光差频信号转换为射频信号，直接与天线单元耦合，从而将待传输的信息发送出去。PD管为有源器件每单元可达mw级别，多个PD 管集成避免了单个PD管功率过低的问题。这样，通过多个PD管集成避免了使用放大器，降低了天线的成本，并且增大了集成度。再有，由于该天线接收到的待发射信号是光信号，因此，可借助平面波导技术完成复杂的分光，使得光功率分配在光域完成，避免了电信号分配网络的匹配和衰减。参见图5，其是根据本发明实施例提供了一种微波发射系统，具体包括中心局，用于产生待传输的光差频信号，并将所述光差频信号调整到光载波，通过光纤传输至有源光学天线；有源光学天线，通过自身基底内部的光波导，将通过光纤接收的光信号分配给多个光电探测器管，由所述多个光电探测器管将接收到的光差频信号转换为射频信号，经天线单元发送出去。这样，通过集成的PD管阵列满足了将PD管转换后的射频信号直接接入天线的发射功率要求。上述中心局，在产生待传输的光差频信号后，还用于对所述光差频信号进行相位调控，以调节到达有源光学天线中每个光电探测器管的光载波相位，之后，再将所述调控后的光差频信号调整到光载波。具体的相位调控方法与现有技术相同，此处不再赘述。上述有源光学天线可以处于所述中心局的远端，也可以靠近所述中心局，这样可以方便天线根据实际需要部署。应用本发明实施例提供的应用系统，通过PD管将光差频信号转换为射频信号，该射频信号通过与PD管耦合的天线单元发送出去。PD管为有源器件每单元可达mw级别，多
5个PD管集成避免了单个PD管功率过低的问题。这样，通过多个PD管集成避免了使用放大器，降低了天线的成本，并且增大了集成度。再有，由于该天线接收到的待发射信号是光信号，因此，可借助平面波导技术完成复杂的分光，使得光功率分配在光域完成，避免了电信号分配网络的匹配和衰减。此外，光域便于光信号的相位控制，因此，可以简单方便的形成相控阵天线阵列。 由于有源光学天线与中心局之间通过光纤连接，因此，方便天线拉远，便于部署、施工等操作。参见图6，其是根据本发明实施例的发送信息的方法流程图，方法应用于上述有源光学天线，可以具体包括步骤601，有源光学天线上电；步骤602，接收待传输的光信号，通过自身基底内部的光波导，将所述光信号分配给多个光电探测器管；步骤603，由所述各个光电探测器管将接收到的光信号转换为射频信号，经天线单元发射出去。这样，通过集成的PD管阵列满足了将PD管转换后的射频信号直接接入天线的发射功率要求。上述接收到的待传输的光信号可以是未经相位调控的，或是，经过相位调控的。具体的相位调控方法与现有技术相同，此处不再赘述。 上述天线单元成阵列排列，通过供电网格实现为所述有源光学天线供电。上述基底可以选用任何适合制作光器件的半导体材料并满足作为天线基底的介电常数要求的材料，例如硅(Si)、磷化铟(InP)等都可以作为基底。通常，Si相对介电常数达11，且成本较低，本发明实施例中的基底为Si。应用本发明实施例提供的传输信息的方法，通过有源光学天线中的PD管将光差频信号转换为射频信号，该射频信号通过与PD管耦合的天线单元发送出去。PD管为有源器件每单元可达mw级别，多个PD管集成避免了单个PD管功率过低的问题。这样，通过多个 PD管集成避免了使用放大器，降低了天线的成本，并且增大了集成度。再有，由于该天线接收到的待发射信号是光信号，因此，可借助平面波导技术完成复杂的分光，使得光功率分配在光域完成，避免了电信号分配网络的匹配和衰减。此外，光域便于光信号的相位控制，因此，可以简单方便的形成相控阵天线阵列。 由于有源光学天线与中心局之间通过光纤连接，因此，方便天线拉远，便于部署、施工等操作。需要说明的是，上述实施例中，各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有
的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包
括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种有源光学天线，其特征在于，包括基底；置于所述基底的底部的地平面；置于所述基底的顶部的供电网格和若干天线单元，以及置于所述基底内的位于天线单元和地平面之间的光电探测器管，所述供电网格为所述光电探测器管供电；其中，所述光电探测器管的个数与天线单元的个数相等；所述光电探测器管的输出端与天线单元耦合，以输出射频信号；置于所述基底内的与光电探测器管相连的光波导。
2.根据权利要求1所述的有源光学天线，其特征在于，所述若干个天线单元排列为阵列；所述供电网格分布在所述天线单元的间隙。
3.根据权利要求1所述的有源光学天线，其特征在于，所述基底为任何适合制作光器件的半导体材料并满足作为天线基底的介电常数要求的材料。
4.一种微波发射系统，其特征在于，包括中心局，用于产生待传输的光差频信号，并将所述光差频信号调整到光载波，通过光纤传输至有源光学天线；有源光学天线，通过自身基底内部的光波导，将通过光纤接收的光信号分配给多个光电探测器管，由所述多个光电探测器管将接收到的光差频信号转换为射频信号，经天线单元发送出去。
5.根据权利要求4所述的应用系统，其特征在于，所述中心局，在产生待传输的光差频信号后，还用于对所述光差频信号进行相位调控，以调节到达有源光学天线中每个光电探测器管的光载波相位，之后，再将所述调控后的光差频信号调整到光载波。
6.根据权利要求4或5所述的应用系统，其特征在于，所述有源光学天线处于所述中心局的远端。
7.—种发送信息的方法，其特征在于，所述方法包括有源光学天线上电；接收待传输的光信号，通过自身基底内部的光波导，将所述光信号分配给多个光电探测器管；由所述各个光电探测器管将接收到的光信号转换为射频信号，经天线单元发送出去。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收到的待传输的光信号是未经相位调控的，或是，经过相位调控的。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述天线单元成阵列排列。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基底为任何适合制作光器件的半导体材料并满足作为天线基底的介电常数要求的材料。
全文摘要
本发明实施例公开了一种有源光学天线、微波发射系统及发送信息的方法，其中有源光学天线包括基底；置于基底的底部的地平面；置于基底的顶部的供电网格和若干天线单元，以及置于基底内的位于天线单元和地平面之间的光电探测器管，供电网格为光电探测器管供电；其中，光电探测器管的个数与天线单元的个数相等；光电探测器管的输出端与天线单元耦合，以输出射频信号；置于基底内的与光电探测器管相连的光波导。应用本发明实施例，降低了天线的成本，并且增大了集成度。再有，由于该天线接收到的待发射信号是光信号，因此，可借助平面波导技术完成复杂的分光，使得光功率分配在光域完成，避免了电信号分配网络的匹配和衰减。
文档编号H01Q21/00GK102195656SQ20111007403
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者李昆, 董立民, 蔡钧 申请人:华为技术有限公司