Kommunikationstechnik

Synchronisation von HF-Antennen - Temperaturkompensierter optischer IQ Kanal ohne lokalen Oszillator

Ref.-Nr. 5802+5803

Keywords: Elektrooptischer Mischer, Elektrooptischer Multiplizierer

In vielen Systemen der Nachrichtentechnik kommen Gruppenantennen zum Einsatz. Dabei werden Signale von mindestens einem Frontend (FE) über eine Verbindung an eine Basisstation (BS) übermittelt. Der Nachteil solcher Systeme: Es wird ein Laser (LD) pro HF-Empfänger benötigt, um das IQ-Signal zu generieren. Ferner wurde die IQ-Generierung (OIQ) durch einen digitalen Signalprozessor (DSP) und Phasenschieber realisiert. Da der DSP mit digitalen Signalen arbeitet, wohingegen die Phasenschieber analoge Signale benötigen, ist noch ein Digital-Analog-Konverter (DAC) sowie ein Analog-Digital-Konverter (ADC) notwendig. Diese Erfindung beschreibt ein System zum Senden von Funksignalen, insbesondere über phasengesteuerte Gruppenantennen. Zum Empfang wird dabei kein LO Laser verwendet, sondern das Lasersignal der optischen Trägerverteilung genutzt, sodass lediglich der Phasenversatz zwischen der Basisstation und dem HF-Sender/Empfänger und zurück kompensiert werden muss (siehe Abbildung). Durch den Einsatz eines ΔΦ-Detektors kann das System den Phasenversatz selbst bei sich ändernden Umweltbedingungen stabil halten - etwa bei Temperaturschwankungen. Der Vorteil dieser Schaltungsarchitektur liegt u.a. darin, dass nur eine Laserquelle für eine Vielzahl von Frontendeinrichtungen benötigt wird. Zusätzlich kann diese Laserquelle auch für den Rückkanal eingesetzt werden.

Vorteile

  • Kostenreduktion
  • Reduktion der Hardware-Bauteile
  • Einfaches Schaltungskonzept
  • Geringe Leistungsaufnahme

Kommerzielle Anwendung

Durch die neue Schaltungsarchitektur wird nur eine Laserquelle für eine Vielzahl von Frontendeinrichtungen benötigt, zusätzlich kann diese Laserquelle auch für den Rückkanal eingesetzt werden. Der Hardwareaufwand sinkt, die Betriebskosten werden nachhaltig reduziert.

Aktueller Stand

Detaillierte Simulationsergebnisse liegen bereits vor, ein erster Labordemonstrator befindet sich in Planung. Eine Patentanmeldung beim Deutschen Marken- und Patentamt ist erfolgt. Wir bieten interessierten Unternehmen die Möglichkeit der Lizenzierung sowie die Weiterentwicklung der Technologie mit den Erfindern aus der Universität Paderborn an.

Relevante Veröffentlichungen

S. Kruse, C. Kress, H. G. Kurz, T. Schneider and J. C. Scheytt, Analysis and Simulation of a Wireless Phased Array System with Optical Carrier Distribution and an Optical IQ Return Path, 2020 German Microwave Conference (GeMiC), Cottbus, Germany, 2020, pp. 140-143.

Eine Erfindung der Uni Paderborn.

Dipl.-Ing. Martin van Ackeren

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