一種同于定位無線電發(fā)射器的光子系統(tǒng)

  法國格勒諾布爾大學和國家科研中心的Guillaume Bourdarot、Jean-Philippe Berger和Hugues Guillet de Chatellus提出了一種可以快速識別射頻源的位置的新型模擬光子平臺。該設(shè)備工作原理是將一對天線探測到的信號互相關(guān)，并且可以在很寬的帶寬范圍內(nèi)運行。由于使用現(xiàn)成的組件，因此該系統(tǒng)成本較低。并且在射電天文學和電信等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用。

臺式模型：格勒諾布爾模擬光子相關(guān)器的光學裝置，可用于定位無線電發(fā)射機

  互相關(guān)是測量兩個或多個信號之間相似性的一種非常有效的技術(shù)。當兩個空間分離的天線檢測來自同一信號源的信號時，它們的相似度可以使用其中一個源比另一個更接近天線時發(fā)生的相對時間延遲的函數(shù)來計算。這使得互相關(guān)系統(tǒng)能夠識別發(fā)射源的位置。

  射頻信號的互相關(guān)可以使用數(shù)字技術(shù)或模擬技術(shù)來完成，但每種技術(shù)都有其固有的局限性。在數(shù)字相關(guān)器中，信號必須首先被數(shù)字化，導致分析帶寬超過幾百兆赫茲的實時信號顯得較為困難。雖然模擬系統(tǒng)不用擔心此類限制，但在其射頻組件方面仍存在局限性。

  光子設(shè)備利用光來處理信息，并已成為寬帶射頻信號模擬處理的有前景的替代方案。這些系統(tǒng)利用了具有大帶寬的光譜，以及廉價、高性能的光學元件。在其研究中，格勒諾布爾團隊利用這些優(yōu)勢開發(fā)了一種基于簡單光子平臺的新型相關(guān)器架構(gòu)。

  該團隊的系統(tǒng)沒有移動部件，使用一對頻移光纖回路將射頻信號向上轉(zhuǎn)換為光頻率。它可以同時計算200個延時區(qū)間的互相關(guān)函數(shù)——這比以前的光子系統(tǒng)要多得多。這意味著該技術(shù)可以用來定位與時間有關(guān)的信號。

  此外，該平臺的延時步長可以在從納秒到皮秒的幾個數(shù)量級上進行調(diào)整。這意味著可以處理從兆赫到幾千兆赫的無線電頻率。

  一旦計算出互相關(guān)函數(shù)，它就被轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式做進一步的處理。經(jīng)過測試，該系統(tǒng)能夠在距離兩根接收天線1米的位置處定位一個無線電頻率發(fā)射器，精度約為3毫米。

  研究人員可以利用該系統(tǒng)實時地將多個射電望遠鏡探測到的信號相互關(guān)聯(lián)起來，從而在天文學上實現(xiàn)重要應(yīng)用。該團隊計劃使用兩個天線來捕捉太陽發(fā)出的千兆赫茲信號;然后將這些信號相互關(guān)聯(lián)以產(chǎn)生太陽的射頻圖像。

  通過進一步的調(diào)整，該團隊希望他們的光子平臺能夠同時關(guān)聯(lián)來自三個或更多天線的信號——實現(xiàn)發(fā)射器的 3D 定位，例如手機、跟蹤標簽和信號干擾器。