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。該設備工作原理是將一對天線探測到的信號互相關,并且可以在很寬的帶寬范圍內運行。由于使用現成的組件,因此該系統成本較低。并且在射電天文學和電信等領域具有潛在的應用。
臺式模型:格勒諾布爾模擬光子相關器的光學裝置,可用于定位無線電發射機
互相關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。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生的相對時間延遲的函數來計算。這使得互相關系統能夠識別發射源的位置。
射頻信號的互相關可以使用數字技術或模擬技術來完成,但每種技術都有其固有的局限性。在數字相關器中,信號必須首先被數字化,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勢開發了一種基于簡單光子平臺的新型相關器架構。
該團隊的系統沒有移動部件,使用一對頻移光纖回路將射頻信號向上轉換為光頻率。它可以同時計算200個延時區間的互相關函數——這比以前的光子系統要多得多。這意味著該技術可以用來定位與時間有關的信號。
此外,該平臺的延時步長可以在從納秒到皮秒的幾個數量級上進行調整。這意味著可以處理從兆赫到幾千兆赫的無線電頻率。
一旦計算出互相關函數,它就被轉換成數字格式做進一步的處理。經過測試,該系統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射器,精度約為3毫米。
研究人員可以利用該系統實時地將多個射電望遠鏡探測到的信號相互關聯起來,從而在天文學上實現重要應用。該團隊計劃使用兩個天線來捕捉太陽發出的千兆赫茲信號;然后將這些信號相互關聯以產生太陽的射頻圖像。
通過進一步的調整,該團隊希望他們的光子平臺能夠同時關聯來自三個或更多天線的信號——實現發射器的 3D 定位,例如手機、跟蹤標簽和信號干擾器。