I ricercatori hanno sviluppato un nuovo correlatore fotonico analogico che può essere utilizzato per localizzare un oggetto che trasmette un segnale radio. Poiché il nuovo correlatore è più veloce di altri metodi e funziona con un'ampia gamma di segnali a radiofrequenza, potrebbe essere utile per localizzare telefoni cellulari, disturbatori di segnale o una varietà di tag di tracciamento.

"L'architettura fotonica che abbiamo sviluppato non utilizza parti mobili e consente l'elaborazione del segnale in tempo reale", ha affermato Hugues Guillet de Chatellus dell'Université Grenoble Alpes-CNRS in Francia. "L'elaborazione in tempo reale aiuta a garantire che non vi siano tempi di inattività, che sono fondamentali per le applicazioni di difesa, ad esempio."

In Ottica , Guillet de Chatellus e colleghi descrivono il nuovo correlatore fotonico e ne dimostrano la capacità di identificare la posizione di un trasmettitore a radiofrequenza. Il dispositivo è notevolmente più semplice degli odierni correlatori analogici o digitali e utilizza componenti di telecomunicazione standard.

"Molti dei segnali radio odierni hanno ampie larghezze di banda perché trasportano una grande quantità di informazioni", ha affermato Guillet de Chatellus. "Il nostro approccio fotonico offre un metodo semplice per correlare i segnali con larghezze di banda fino a pochi GHz, una larghezza di banda maggiore rispetto a quella disponibile con approcci commerciali basati su tecniche puramente digitali."

Utilizzare la luce per calcolare la correlazione

Il nuovo correlatore fotonico può essere utilizzato per calcolare quella che è nota come funzione di correlazione incrociata per due segnali emessi da una sorgente e rilevati da due antenne. Questo misura la somiglianza dei segnali in funzione dello spostamento di un segnale rispetto all'altro e fornisce informazioni sul loro ritardo relativo, che possono essere utilizzate per calcolare la posizione della sorgente del segnale.

"L'architettura fotonica che abbiamo sviluppato consente il calcolo in tempo reale della funzione di correlazione incrociata di due segnali di ingresso per circa 200 valori di ritardo relativo contemporaneamente", ha affermato Guillet de Chatellus. "Questo è molto più alto di quanto qualsiasi tecnica fotonica sia stata in grado di realizzare finora."

Il correlatore funziona come un processore fotonico utilizzando componenti in fibra ottica per trasformare due segnali a radiofrequenza in segnali ottici. Una volta calcolata la funzione di correlazione incrociata, una catena di rilevamento ed elaborazione consente di convertirla in un formato digitale.

Il componente più critico del nuovo sistema è un anello di spostamento della frequenza, che può generare e manipolare un gran numero di repliche spostate nel tempo per un segnale di ingresso. Questa semplice componente fotonica ha consentito molte recenti innovazioni nella fotonica a microonde.

"Stiamo sviluppando loop di cambio di frequenza da qualche tempo e una profonda comprensione della loro architettura ci ha portato ad applicarli a questa nuova applicazione", ha affermato Guillet de Chatellus. "Questo lavoro dimostra che la fotonica può offrire alternative efficienti alle soluzioni basate sull'elettronica digitale."

Posizione di precisione

Dopo aver testato il loro nuovo dispositivo utilizzando segnali semplici ad alta potenza, i ricercatori lo hanno testato con segnali più complessi e quindi sono passati a segnali che si propagano nello spazio libero e ricevuti da una coppia di antenne. I ricercatori sono stati in grado di dimostrare la localizzazione di un trasmettitore a radiofrequenza con una precisione prossima a 10 picosecondi per un tempo di integrazione di 100 millisecondi. Ciò significa che il sistema potrebbe localizzare un emettitore con una precisione di circa 3 millimetri.

Il nuovo correlatore fotonico analogico può essere utilizzato anche in astronomia per correlare in modo incrociato segnali provenienti da diversi telescopi per creare immagini ad alta risoluzione. Nei prossimi mesi, i ricercatori hanno in programma di lavorare a un esperimento dimostrativo in cui i segnali emessi dal sole a circa 10 GHz saranno raccolti da due antenne remote e correlati in modo incrociato utilizzando il nuovo dispositivo fotonico per creare un'immagine del sole alla radio -lunghezza d'onda.

Se questi esperimenti avranno successo, questo dispositivo potrebbe avviare applicazioni a infrarossi in strutture di astronomia, come il Very Large Telescope Interferometer in Cile, utilizzando l'interferometria eterodina. L'interferometria eterodina è stata utilizzata per la radio-interferometria, ma in precedenza era limitata a strette larghezze di banda di correlazione.

I ricercatori stanno anche eseguendo esperimenti per scoprire se il nuovo correlatore fotonico può essere utilizzato per correlare tre segnali, il che consentirebbe la localizzazione 3D dei trasmettitori mediante triangolazione. Hanno anche in programma un ulteriore lavoro per miniaturizzare e integrare completamente il correlatore. + Esplora ulteriormente

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