An optical true time delay for 10 GHz linear phased array antennas composed of optical 2×2 MEMS switches and fiber delay lines

In this paper, we proposed an optical true time-delay (TTD) feeder system for phased array antennas (PAAs). The system possesses high-speed beam scan capability since, in this scheme, different lengths of fiber delay-lines are selected by optical 2${\times}$2 MEMS switches at high speed. An optical TTD capable of beam scanning in one of eight different directions has been built for 10 GHz linear PAA systems. Experimental results on time delay measurements show that the maximum time delay error is less than 0.2 ps corresponding to a scan angle error of less than 0.84o. We have also designed a 10 GHz linear PAA composed of eight micro-strip patch antenna elements driven by the proposed TTD, and the radiation patterns of this PAA have been analyzed by simulation.

광 2×2 MEMS 스위치와 광섬유 지연선로를 이용한 10 GHz 선형 위상배열 안테나용 광 실시간 지연선로

본 논문에서는 서로 다른 길이의 광섬유 지연선로를 광 2${\times}$2 MEMS 스위치로 선택하여 위상 배열 안테나의 각 안테나 소자에 급전되는 RF 신호의 위상을 고속으로 제어할 수 있는 광 실시간 지연선로의 구조를 제안하였다. RF 신호의 주사 방향이 8개인 10 GHz 선형 위상 배열 안테나용 광 실시간 지연선로를 구현하였으며, 실험 결과 최대 시간 지연 오차가 0.2 ps이하, 즉 최대 주사 각 오차 0.84$^{\circ}$로 측정되었다. 또한 제안된 실시간 지연선로에 의해 구동되는 8개의 마이크로 스트립 패치 안테나 소자로 구성된 10 GHz용 선형 위상배열 안테나를 설계하였고, 시뮬레이션을 이용하여 이 안테나의 방사 패턴을 분석하였다.