Skip to main content
SUPERVISOR
Gholarmreza Askari,Reza Safian
غلامرضا عسگری (استاد مشاور) رضا صفیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Somaye Kaviani dezaki
سمیه کاویانی دزکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Design and Simulation of Microwave Photonic Delay Line
Microwave photonic or MWP puts together optoelectronics and radio frequency (RF) issues . This technology is used for various applications like optical functions (buffering , dispersion measurement) , RF systems (radar , wireless communication) and measurement systems . One of the interesting applications of MWP is optical implementation of RF delay line . Delay line is one of the important components in phased array antennas , radar systems(doppler filter) , digital communication and optical processing of microwave signals . Optical implementation of RF delay lines has many advantages , including the exceptional properties of optical fibers and optical technology advances , that are the main motivations to realize this method . There are different methods in microwave frequency band to make delay lines for microwave applications . But all of them have high losses , limited bandwidth , limited delay or low operating frequency . So the best method to delay line design is use of MWP technology . The use of optical fiber as a delay line was first proposed by Wilnwer and Heuvel and later developed by optical fiber delay line signal processing work at Stanford University and this field has become an active research area . In the most of cases,the delay lines were implemented by optical switches , FBGs and slow light . In this thesis , design and analysis of a tunable microwave photonic delay line is presented . Design procedure and important challenges of microwave and optical components are discussed . A full structure of a variable delay line with its main microwave and optical components like low noise amplifier , electrical/optical converter , modulators , delay line , switch and optical amplifier are considered and explained . 100ns to 12.7us variable delay with 100ns step is achieved in 8-12GHz bandwidth . The noise figure , gain and spurious free dynamic range of proposed structure are respectively about 8dB , 19dB and 110dB . The obtained results are valuable and pleasant in comparison with the results of the other common structures. کلمات کلیدی: Microwave Photonic , Electrooptic Switch , Delay Line , Optical Fiber
مسئله MWP یا مایکروویو فوتونیک، دو دنیای اپتوالکترونیک و فرکانس RF را در کنار هم قرار می‌دهد که تقابل بین سیگنال‌های مایکروویو و نوری را برای کاربردهایی نظیر شبکه‌های بیسیم پهن‌باند، شبکه‌های حسگری، رادار، مخابرات ماهواره‌ای، تجهیزات و سیستم‌های نظامی، بررسی می‌کند. این تکنولوژی اجرای توابعی را که در حوزه مایکروویو، پیچیده و یا غیرقابل انجام هستند، ممکن می‌سازد و فرصت‌های جدیدی برای شبکه‌های مخابرات دور‌‌برد ایجاد می‌کند. یکی از جالب‌ترین کاربردهای مایکروویو فوتونیک، پیاده‌سازی نوری خطوط تاخیر RF می‌باشد. خط تاخیر یکی از عناصر مهم در آنتن‌های آرایه‌ فازی پهن‌باند، سیستم‌های رادار مثل فیلتر داپلر، مخابرات دیجیتال و پردازش نوری سیگنال‌های مایکروویو شامل فیلتر کردن، کنترل دامنه، مدولاسیون و کنترل آنتن می‌باشد. پیاده سازی نوری خطوط تاخیر RF دارای مزیت‌های بسیاری است که انگیزه‌‌های اصلی برای تحقق این روش هستند. از جمله مزیت‌های این روش، میتوان به ویژگی‌های استثنایی فیبرهای نوری و پیشرفت‌های تکنولوژی نوری اشاره کرد. برای ساخت خط تاخیر برای سیگنال‌های مایکروویو، روش‌های رایجی در حوزه مایکروویو مورد استفاده قرار گرفته است که این روش‌ها یا دارای تلفات بسیار زیاد هستند یا مشکل سخت افزاری دارند و یا در پهنای باند و فرکانس کاری دچار اشکال می‌باشند. روشی که میتوان برای رفع این مسایل پیشنهاد داد استفاده از روش‌های مایکروویو فوتونیک است یعنی به جای ایجاد تاخیر در سیگنال مایکروویو در حوزه مایکروویو، تاخیر لازم در حوزه نوری ایجاد شود.اولین بار، استفاده از فیبر نوری به عنوان خط تاخیر برای کاربردهای پردازش سیگنال توسط ویلنر و هیوول پیشنهاد شد و سپس کارهای پردازش سیگنال با خطوط تأخیر نوری که در دانشگاه استنفورد انجام شد، باعث پیشرفت این زمینه شد و آن را به یک زمینه‌ی تحقیقاتی فعال تبدیل کرد. در بسیاری از کارهای صورت گرفته، خط تأخیر را با استفاده از سوئیچ‌های نوری، توری‌های فیبری براگ و اثر نور کم‌سرعت پیاده‌سازی کرده‌اند. در این پایان نامه، خط تاخیر مایکروویو فوتونیک با بازه تاخیر 100 نانو ثانیه تا 12 میکرو ثانیه با گام‌های 100 نانو ثانیه‌ای طراحی و بهینه شده است که برای تاخیر دادن به سیگنال‌های باند X مایکروویو می‌باشد. در راستای این کار سعی شده است به همه‌ نکات عملی و مهم در طراحی توجه شود و همه ادوات مورد نیاز نیز بررسی شوند که سوئیچ الکترواپتیکی به طور خاص مورد بررسی و شبیه‌سازی قرار گرفت. در نهایت عدد نویز، بهره و محدوده دینامیکی بدون سیگنال ناخواسته به ترتیب 8، 19 و 110 دسیبل بدست آمد. نتایج بدست آمده برای خط تاخیر نسبت به نمونه‌های موجود خوب و قابل قبول می‌باشد کلمات کلیدی: مایکروویو فوتونیک، سوئیچ الکترواپتیکی، خط تاخیر، فیبر نوری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی