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一種光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法及裝置。該裝置以波分復(fù)用為基礎(chǔ)，在發(fā)送信號時將雷達(dá)射頻信號加載到多波長光信號上，并輸入光延時網(wǎng)絡(luò)。然后經(jīng)過光解波分復(fù)用器及光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為移相的電信號，并通過微波天線陣列發(fā)射出去。接收信號時，將接收的電信號加載到多波長光載波上，經(jīng)過波分復(fù)用的光延時網(wǎng)絡(luò)后，由光電轉(zhuǎn)換陣列將光信號轉(zhuǎn)變成相位補償?shù)碾娦盘柟┖罄m(xù)處理。本發(fā)明利用光學(xué)開關(guān)、電學(xué)開關(guān)將多波長激光源、波分復(fù)用的光延時網(wǎng)絡(luò)、光電轉(zhuǎn)換陣列等器件或結(jié)構(gòu)在光控相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射與接收時進(jìn)行分時復(fù)用，充分實現(xiàn)了關(guān)鍵器件的重復(fù)利用，使得光控相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射與接收結(jié)構(gòu)簡單緊湊，降低了光控相控陣?yán)走_(dá)的成本。
【專利說明】一種光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光控相控陣?yán)走_(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射 與接收方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 光控相控陣?yán)走_(dá)充分利用光學(xué)大帶寬、光纖傳輸損耗低、免電磁干擾等優(yōu)點，解決 微波相控陣?yán)走_(dá)面臨的寬帶、孔徑渡越補償?shù)葐栴}。自光控相控陣?yán)走_(dá)概念提出以來，國內(nèi) 外多家單位進(jìn)行過光控相控陣?yán)走_(dá)的研究。
[0003] 基于波分復(fù)用技術(shù)的光控相控陣?yán)走_(dá)，光載波波長數(shù)和相控陣天線子陣的數(shù)目對 應(yīng)，可以同時控制多子陣延時，具有突出的優(yōu)勢和良好的性能。為了實現(xiàn)多波長延時網(wǎng)絡(luò)， 主要可以采用光學(xué)波分復(fù)用器或光柵（空間光柵或光纖光柵）完成。2009年澳大利亞Edith Cowan大學(xué)的BudiJuswardy提出波分復(fù)用與空間光柵相結(jié)合實現(xiàn)微波相移，驗證了 5個波 長、每個波長最大可實現(xiàn)2. 5納秒的延遲。悉尼大學(xué)的XiaokeYi于2011年提出利用空間 光柵分光，可以實現(xiàn)10-20GHZ信號0到2π的相移。加拿大渥太華大學(xué)姚建平課題組在 利用光纖光柵進(jìn)行光控相控陣?yán)走_(dá)方面開展工作較早。利用分離排布的光纖光柵延遲網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)，經(jīng)由_啾光柵、布拉格光柵和單模光纖固定延遲相結(jié)合，利用波分復(fù)用技術(shù)可以實現(xiàn) 最高到18GHz的近IOOOps的延遲。以色列特拉維夫大學(xué)的MosheTur課題組于2008年、 2011年提出基于波分復(fù)用和光纖真時延遲的技術(shù)。該方案的核心是在波分復(fù)用器不同的波 長通道設(shè)置不同的延遲，利用光纖鍍銀端面作為反射鏡來實現(xiàn)微波延遲，波長通道間延遲 間隔約50ps。
[0004] 很多單位提出光控相控陣?yán)走_(dá)的系統(tǒng)方案，但是主要集中在發(fā)射支路上，對于光 控相控陣?yán)走_(dá)的接收方案則涉及較少。美國德州大學(xué)奧斯丁分校的Maggie Yihong Chen, 在2013年報道過光控相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射和接收實驗工作，但是將發(fā)射、接收分立地進(jìn)行， 沒有對發(fā)射和接收提出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法及裝置，以解 決現(xiàn)有的光控相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射和接收工作由設(shè)備的不同部分完成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。
[0006] 本發(fā)明的第二目的在于提出一種光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法及裝置， 以實現(xiàn)光控相控陣?yán)走_(dá)內(nèi)關(guān)鍵器件的分時復(fù)用，精簡了光控相控陣?yán)走_(dá)結(jié)構(gòu)的目的。
[0007] 本發(fā)明的第三目的在于提出一種光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法及裝置， 以實現(xiàn)提高光控相控陣?yán)走_(dá)內(nèi)模塊的利用率及降低系統(tǒng)成本的目的。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法，其 特征在于，包括信號發(fā)射步驟以及信號接收步驟，其中：
[0010] 信號發(fā)射步驟具體包括以下步驟：1)產(chǎn)生雷達(dá)射頻信號及第一多波長光信號；2) 將所述雷達(dá)射頻信號加載在所述第一多波長光信號上調(diào)制為調(diào)制光信號；3)對所述調(diào)制 光信號進(jìn)行延時、解波及光電轉(zhuǎn)換處理，得到復(fù)數(shù)路移相的射頻電信號；4)將所述移相的 射頻電信號進(jìn)行雷達(dá)信號發(fā)射；
[0011] 信號接收步驟具體包括以下步驟:A)接收回波信號，以及產(chǎn)生第二多波長光信 號；B)將所述回波信號加載在所述第二多波長光信號上調(diào)制為回波調(diào)制光信號；C)對所述 回波調(diào)制光信號進(jìn)行延時補償、分解及光電換處理，得到復(fù)數(shù)路相位補償?shù)幕夭娦盘?；D) 在將所述相位補償?shù)幕夭娦盘栠M(jìn)行后端處理；
[0012] 其中，所述第一多波長光信號及所述第二多波長光信號均由同一多波長光源模塊 分時產(chǎn)生，所述步驟3)及步驟C)通過同一光控相控陣模塊分時處理，所述步驟4)及步驟 D)通過同一天線模塊分時處理。
[0013] 較佳地，所述步驟1)具體包括，由一多波長激光源產(chǎn)生復(fù)數(shù)路不同波長的光信 號，再將該復(fù)數(shù)路不同波長的光信號復(fù)用為一路所述第一多波長光信號。
[0014] 較佳地，所述步驟3)具體包括，首先將所述調(diào)制光信號進(jìn)行延時處理，得到延時 信號，其次將該延時信號進(jìn)行光波分解為不同波長的復(fù)數(shù)路調(diào)制光信號，再將所述復(fù)數(shù)路 調(diào)制光信號分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換得到復(fù)數(shù)路移相的射頻電信號。
[0015] 較佳地，所述延時及延時補償處理均通過一延時網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，所述延時網(wǎng)絡(luò)包括K 級串聯(lián)的延遲單元，對第1級延時單元，所述調(diào)制光信號或所述回波調(diào)制光信號通過一光 開關(guān)及一光環(huán)形器進(jìn)入第三光波分復(fù)用器，該光波分復(fù)用器將輸入的信號分解復(fù)用為N路 信號后分別輸入N個光纖延遲線進(jìn)行延遲，延遲后的信號經(jīng)N個光纖反射鏡反射回來重新 經(jīng)過所述N個光延遲線及所述第三光波分復(fù)用器、環(huán)形器輸出至下一級延遲單元，以此類 推直至K級延時處理完畢，得到延時信號。
[0016] 較佳地，對第i級延時單元，真時延遲時間為2HΛτ，其中，Λτ為不同波長信號 均勻時間間隔值。
[0017] 較佳地，所述步驟4)具體包括，將所述復(fù)數(shù)路移相的射頻電信號經(jīng)一T/R陣列傳 輸給一天線陣列，并由所述T/R陣列控制所述天線陣列進(jìn)行雷達(dá)信號發(fā)射。
[0018] 較佳地，所述步驟Α)具體包括，由一多波長激光源產(chǎn)生復(fù)數(shù)路不同波長的光信 號，再將該復(fù)數(shù)路不同波長的光信號復(fù)用為一路所述第二多波長光信號，以及由一T/R陣 列控制一天線陣列進(jìn)行回波信號的接收，所述天線陣列將接收到的信號通過所述T/R陣列 輸出，得到回波信號。
[0019] 較佳地，所述步驟Β)具體包括，將所述第二多波長光信號分解為復(fù)數(shù)路光載波信 號，將所述回波信號加載在所述復(fù)數(shù)路光載波信號，得到復(fù)數(shù)路回波光信號，再將所述復(fù)數(shù) 路回波光信號復(fù)用為一路所述回波調(diào)制光信號。
[0020] 較佳地，所述步驟C)具體包括，首先對所述回波調(diào)制光信號進(jìn)行延時補償，得到 延時補償光信號，其次將該延時補償光信號進(jìn)行光波分解為不同波長的復(fù)數(shù)路補償回波光 信號，再將所述復(fù)數(shù)路補償回波光信號分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換得到復(fù)數(shù)路相位補償?shù)幕夭娦?號。
[0021] 本發(fā)明還提供了一種光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收裝置，包括多波長光源模 塊、發(fā)送信號調(diào)制模塊、回波信號調(diào)制模塊、光控相控陣模塊及天線模塊，還包括第一開關(guān)、 第二開關(guān)及電環(huán)形器陣列；
[0022] 該裝置發(fā)射信號時，所述多波長光源模塊經(jīng)所述第一開關(guān)與所述發(fā)送信號調(diào)制模 塊連接，所述發(fā)送信號調(diào)制模塊經(jīng)所述第二開關(guān)與所述光控相控陣模塊連接，所述光控相 控陣模塊經(jīng)所述電環(huán)形器陣列與所述天線模塊連接；
[0023] 該裝置接收信號時，所述天線模塊經(jīng)所述電環(huán)形器陣列與所述回波信號調(diào)制模塊 連接，所述多波長光源模塊經(jīng)所述第一開關(guān)與所述回波信號調(diào)制模塊連接，所述回波信號 調(diào)制模塊經(jīng)所述第二開關(guān)與所述光控相控陣模塊連接，所述光控相控陣模塊與一電學(xué)后端 處理模塊連接。
[0024] 較佳地，所述多波長光源模塊包括多波長激光源及第一光波分復(fù)用器，所述多波 長激光源用于產(chǎn)生復(fù)數(shù)路不同波長的光信號，所述第一光波分復(fù)用器用于將該復(fù)數(shù)路不同 波長的光信號復(fù)用為一路多波長光信號。
[0025] 較佳地，所述發(fā)送信號調(diào)制模塊包括雷達(dá)射頻端及第一電光調(diào)制器，所述雷達(dá)射 頻端用于輸出雷達(dá)射頻信號，所述第一電光調(diào)制器用于將所述雷達(dá)射頻信號加載在所述多 波長光信號上，得到調(diào)制光信號。
[0026] 較佳地，所述回波信號調(diào)制模塊包括第二電光調(diào)制器、第二光解波分器及第二光 波分復(fù)用器。
[0027] 較佳地，所述光控相控陣模塊包括光延時網(wǎng)絡(luò)、第一光解波分器、光電轉(zhuǎn)換器陣列 及電開關(guān)陣列，所述光延時網(wǎng)絡(luò)的輸入端為所述光控相控陣模塊的輸入端，所述光延時網(wǎng) 絡(luò)的輸出端與所述第一光解波分器相連，所述第一光解波分器與光電轉(zhuǎn)換器陣列相連，所 述光電轉(zhuǎn)換器陣列與所述電開關(guān)陣列相連；
[0028] 該裝置發(fā)射信號時，所述電開關(guān)陣列的輸出端與所述電環(huán)形器陣列相連，該裝置 接收信號時，所述電開關(guān)陣列的輸出端與一電學(xué)后端處理模塊相連。
[0029] 較佳地，所述光延時網(wǎng)絡(luò)包括K級串聯(lián)的延遲單元，每個延遲單元包括一光開關(guān)、 一光環(huán)形器、一第三光波分復(fù)用器、N個光纖延遲線及N個光纖反射鏡；
[0030] 光延時網(wǎng)絡(luò)的信號輸入端即為第1級延遲單元的光開關(guān)的輸入端，第K級延遲單 兀的光開關(guān)的輸出端即為光延時網(wǎng)絡(luò)的輸出端；
[0031] 對第1級延時單元，所述調(diào)制光信號或所述回波調(diào)制光信號通過所述光開關(guān)及所 述光環(huán)形器進(jìn)入第三光波分復(fù)用器，該光波分復(fù)用器將輸入的信號分解復(fù)用為N路信號后 分別輸入所述N個光纖延遲線進(jìn)行延遲，延遲后的信號分別經(jīng)所述N個光纖反射鏡反射回 來重新經(jīng)過所述N個光延遲線及所述第三光波分復(fù)用器、環(huán)形器輸出至下一級延遲單元， 以此類推直至完成K級延時處理，得到延時信號。
[0032] 較佳地，根據(jù)權(quán)利要求10所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收裝置，其特征 在于，所述天線模塊包括一T/R陣列及一天線陣列。
[0033]本發(fā)明的有益效果在于：
[0034]1、本發(fā)明裝置是一種基于波分復(fù)用的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收裝置，通 過光開關(guān)、電學(xué)開關(guān)的組合，將復(fù)雜的光電混合發(fā)射與接收裝置結(jié)合在一起，提高了裝置的 工作效率，降低了裝置的成本。
[0035] 2、本發(fā)明中，多波長激光源、光延時網(wǎng)絡(luò)、光電轉(zhuǎn)換器陣列等部分在發(fā)射階段和接 收階段均起到加載射頻信號的調(diào)制作用，這種分時復(fù)用的方式精簡了雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高 了模塊的利用率，降低了系統(tǒng)的成本。
[0036] 3、本發(fā)明中，通過將電信號轉(zhuǎn)換為光信號進(jìn)行延時，有利于處理帶寬有限的電信 號的移相，解決了對帶寬僅為幾十至幾百兆的電信號進(jìn)行多相延遲時容易出現(xiàn)的相互干 擾，延遲精度較低的缺點，同時對光信號的處理可以避免其余電磁波的干擾，使得該裝置的 精確度更高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 圖1為本發(fā)明的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收裝置組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖2為本發(fā)明光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收裝置的詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖3為本發(fā)明裝置優(yōu)選實施例的光延時網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的一個具體實施例。本實施例以本發(fā)明的技術(shù)方案為前 提進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護范圍不應(yīng)限于下述的實施例。
[0041] 如圖1所示，本發(fā)明的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收裝置包括：多波長光源 模塊、發(fā)送信號調(diào)制模塊、回波信號調(diào)制模塊、光控相控陣模塊及天線模塊，還包括第一開 關(guān)、第二開關(guān)及電環(huán)形器陣列。第一開關(guān)3的固定端與多波長光源模塊相連，第一開關(guān)3的 兩個可選端分別與發(fā)送信號調(diào)制模塊及回波信號調(diào)制模塊相連，第二開關(guān)6的固定端與光 控相控陣模塊相連，第二開關(guān)6的兩個可選端分別與多波長光源模塊及發(fā)送信號調(diào)制模塊 相連。
[0042] 該裝置發(fā)射信號時，多波長光源模塊經(jīng)第一開關(guān)3與發(fā)送信號調(diào)制模塊連接，發(fā) 送信號調(diào)制模塊經(jīng)第二開關(guān)6與光控相控陣模塊連接，光控相控陣模塊經(jīng)電環(huán)形器陣列11 與天線模塊連接；
[0043] 該裝置接收信號時，天線模塊經(jīng)電環(huán)形器陣列11與回波信號調(diào)制模塊連接，多波 長光源模塊經(jīng)第一開關(guān)3與回波信號調(diào)制模塊連接，回波信號調(diào)制模塊經(jīng)第二開關(guān)6與光 控相控陣模塊連接，光控相控陣模塊與一電學(xué)后端處理模塊連接。
[0044] 如圖2所示，多波長光源模塊包括多波長激光源1及第一光波分復(fù)用器2。發(fā)送信 號調(diào)制模塊包括雷達(dá)射頻端4及第一電光調(diào)制器5?；夭ㄐ盘栒{(diào)制模塊包括第二電光調(diào)制 器陣列15、第二光解波復(fù)用分器14及第二光波分復(fù)用器16。光控相控陣模塊包括光延時 網(wǎng)絡(luò)7,第一光解波分復(fù)用器8,光電轉(zhuǎn)換器陣列9,電開關(guān)陣列10。天線模塊包括T/R陣列 12及天線陣列13。
[0045] 該裝置發(fā)射信號時，包括以下步驟：
[0046] 1)雷達(dá)射頻端4產(chǎn)生雷達(dá)射頻信號，并將該雷達(dá)射頻信號輸入第一電光調(diào)制器5， 多波長激光源1產(chǎn)生N路不同波長的光信號并經(jīng)過第一光波分復(fù)用器2處理合為一路多波 長光信號，此時該多波長光信號經(jīng)第一開關(guān)3進(jìn)入第一電光調(diào)制器5 ;
[0047] 2)將輸入第一電光調(diào)制器5的雷達(dá)射頻信號加載在輸入的多波長光信號上進(jìn)行 信號調(diào)制，調(diào)制后第一電光調(diào)制器5輸出調(diào)制光信號，此時該調(diào)制光信號經(jīng)第二開關(guān)6進(jìn)入 光延時網(wǎng)絡(luò)7 ;
[0048] 3)光延時網(wǎng)絡(luò)7對輸入的調(diào)制光信號進(jìn)行延時處理輸入光解波分復(fù)用器8,分成N 路調(diào)制光信號，該N路調(diào)制光信號經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換陣列9的N個光電轉(zhuǎn)換器分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn) 換，得到N路移相的射頻電信號，并經(jīng)過電開關(guān)陣列10輸出至電環(huán)形器陣列11，再由電環(huán)形 器陣列11選通天線模塊，將移相的射頻電信號輸入天線模塊；
[0049] 4)移相的射頻電信號輸入天線模塊的T/R陣列12,由T/R陣列12控制天線陣列 13將N路移相的射頻電信號發(fā)射出去，完成雷達(dá)信號的發(fā)射。
[0050] 該裝置接收信號時，包括以下步驟：
[0051]A)天線模塊中，由T/R陣列12控制天線陣列13接收回波信號，天線陣列13接收 的回波信號經(jīng)T/R陣列輸入至電環(huán)形器陣列11，由電環(huán)形器陣列11選通回波信號調(diào)制模塊 并將回波信號輸入至回波信號調(diào)制模塊的第二電光調(diào)制器陣列15,同時多波長激光源1產(chǎn) 生N路不同波長的光信號并經(jīng)過第一光波分復(fù)用器2處理合為一路多波長光信號，此時該 多波長光信號經(jīng)第一開關(guān)3進(jìn)入第二光解波復(fù)用分器14 ;
[0052]B)回波信號調(diào)制模塊中，第二光解波復(fù)用分器14將多波長光信號分解為N路不同 波長的光信號并輸入至第二電光調(diào)制器陣列15,第二電光調(diào)制器陣列15將輸入的回波信 號分別加載在N路不同波長的光信號上進(jìn)行信號調(diào)制，得到分解的回波調(diào)制信號，分解的 回波調(diào)制信號輸入至第二光波分復(fù)用器16并復(fù)用為一路回波調(diào)制光信號，此時回波調(diào)制 光信號經(jīng)第二開關(guān)6輸入至光延時網(wǎng)絡(luò)7 ;
[0053] C)光延時網(wǎng)絡(luò)7對輸入的回波調(diào)制光信號進(jìn)行延時補償處理后輸入光解波分復(fù) 用器8,分成N路回波調(diào)制光信號，該N路回波調(diào)制光信號經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換陣列9的N個光電 轉(zhuǎn)換器分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到N路相位補償?shù)纳漕l電信號，并經(jīng)過電開關(guān)陣列10輸出至 電學(xué)后端處理模塊17 ;
[0054] D)由電學(xué)后端處理模塊17對該N路相位補償?shù)纳漕l電信號進(jìn)行后端處理。
[0055] 如圖3所示，光延時網(wǎng)絡(luò)7包括K級串聯(lián)的延遲單元，每個延遲單元包括一光開 關(guān)、一光環(huán)形器、一第三光波分復(fù)用器、N個光纖延遲線及N個光纖反射鏡。光延時網(wǎng)絡(luò)的 信號輸入端即為第1級延遲單元的光開關(guān)的輸入端，第K級延遲單元的光環(huán)形器的輸出端 與第K+1個光開關(guān)相連，該光開關(guān)的輸出端即為光延時網(wǎng)絡(luò)的輸出端；
[0056] 對第1級延時單元，調(diào)制光信號或回波調(diào)制光信號通過光開關(guān)及光環(huán)形器進(jìn)入第 三光波分復(fù)用器，該光波分復(fù)用器將輸入的信號分解復(fù)用為N路信號后分別輸入N個光纖 延遲線進(jìn)行延遲，延遲后的信號經(jīng)N個光纖反射鏡反射回來重新輸入所述N個光延遲線及 所述第三光波分復(fù)用器合為一路信號后輸入至光環(huán)形器，由光環(huán)形器輸出至下一級延遲單 元的光開關(guān)，以此類推直至K級延時處理完畢，得到延時信號。
[0057] 其中，每個延遲單元包含N個光通道，對應(yīng)N個波長的激光源的光信號。假設(shè)進(jìn)入 光延時網(wǎng)絡(luò)7的信號為包含波長為λpλ2，...，λN的光信號，該光信號的波長間隔均勻 且間隔時間為常數(shù)Λλ。第1級光纖延遲線通道線間真時延遲為ΛΤ(1) =Λτ。通過 設(shè)計并精確制作光纖延遲線長度，使第2級延遲線單元通道間形成的真時延遲為AT(2)= 2Λτ，第3級延遲線單元通道間間形成的真時延遲為ΛΤ(2) = 22Λτ。依此類推，在第i 級延遲單元中通道間形成的真時延遲為ΛT(i) =2i4Aτ。因此，將第三光波分復(fù)用器、N 個光纖延遲線及N個光纖反射鏡構(gòu)成的基本單元通過環(huán)形器和光開關(guān)串聯(lián)起來，即可形成 連續(xù)、快速可調(diào)的多波長光波束成形的光延時網(wǎng)絡(luò)7。顯然，這種級數(shù)增長的延遲間隔，可以 實現(xiàn)0到2 (ΙΗ))逐次變化的共2Κ種延遲組合，大幅增加了延遲能力和形成波束的數(shù)目。
[0058] 其中，本實施例中的多波長激光源1為激光器陣列，由該激光器陣列產(chǎn)生不同波 長的多路光信號，或者多波長激光源1產(chǎn)生一寬譜激光后，經(jīng)一光解波分復(fù)用器進(jìn)行譜分 割后獲得不同波長的多路光信號。
[0059] 光電轉(zhuǎn)換器陣列9為PIN或APD，可以為相干平衡探測器。
[0060] 第一開關(guān)3、第二開關(guān)6以及延時單元中的光開關(guān)可以為磁光開關(guān)或者微機械光 開關(guān)。
[0061] 電開關(guān)陣列10中的電開關(guān)均為射頻開關(guān)。
[0062] 電環(huán)形器陣列11中的電環(huán)形器陣列為射頻環(huán)形器。
[0063] 本發(fā)明提供的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收裝置中，對各級合路后的光信號 可采用光放大器進(jìn)行光路損耗補償，對光電轉(zhuǎn)換器陣列轉(zhuǎn)換后的N路電信號可采用射頻放 大器進(jìn)行補償，以滿足發(fā)射或接收條件。
[0064] 當(dāng)然，本發(fā)明裝置及方法中回波信號調(diào)制模塊中的N路不同波長的光信號也可以 直接由多波長激光源產(chǎn)生。同時，本發(fā)明可以由啁啾光纖光柵實現(xiàn)基于波分復(fù)用的延時網(wǎng) 絡(luò)，也可以由膜片式波分復(fù)用器或陣列波導(dǎo)光柵波分復(fù)用器與光延遲線組合實現(xiàn)波分復(fù)用 延時網(wǎng)絡(luò)。
[0065] 本發(fā)明的工作原理如下：
[0066] 以線性調(diào)頻寬帶相控陣?yán)走_(dá)為例，該光控相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射信號時，雷達(dá)射頻信號 在EOM(電光調(diào)制器）進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制的光信號進(jìn)入波分復(fù)用的光延遲網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過延時、分解 及光電轉(zhuǎn)換處理后得到N路延時調(diào)制光信號，經(jīng)上行線路進(jìn)入T/R陣列并通過天線陣列發(fā) 射出去。
[0067] 假設(shè)射頻線性調(diào)頻信號（雷達(dá)射頻信號）表達(dá)式為：
[0068]=⑴
[0069] 其中，&為射頻信號中心頻率，B為雷達(dá)信號帶寬，T為雷達(dá)信號發(fā)射時寬。N路加 載有雷達(dá)信號的光信號，分別獲得延遲，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器陣列解調(diào)后，發(fā)射時，天線陣列發(fā) 射的信號分別為：

【權(quán)利要求】
1. 一種光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法，其特征在于，包括信號發(fā)射步驟以及 信號接收步驟，其中： 信號發(fā)射步驟具體包括以下步驟：1)產(chǎn)生雷達(dá)射頻信號及第一多波長光信號；2)將 所述雷達(dá)射頻信號加載在所述第一多波長光信號上調(diào)制為調(diào)制光信號；3)對所述調(diào)制光信 號進(jìn)行延時、解波及光電轉(zhuǎn)換處理，得到復(fù)數(shù)路移相的射頻電信號；4)將所述移相的射頻電 信號進(jìn)行雷達(dá)信號發(fā)射； 信號接收步驟具體包括以下步驟：A)接收回波信號，以及產(chǎn)生第二多波長光信號；B) 將所述回波信號加載在所述第二多波長光信號上調(diào)制為回波調(diào)制光信號；C)對所述回波調(diào) 制光信號進(jìn)行延時補償、分解及光電換處理，得到復(fù)數(shù)路相位補償?shù)幕夭娦盘枺籇)在將所 述相位補償?shù)幕夭娦盘栠M(jìn)行后端處理； 其中，所述第一多波長光信號及所述第二多波長光信號均由同一多波長光源模塊分時 產(chǎn)生，所述步驟3)及步驟C)通過同一光控相控陣模塊分時處理，所述步驟4)及步驟D)通 過同一天線模塊分時處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法，其特征在于，所述 步驟1)具體包括，由一多波長激光源產(chǎn)生復(fù)數(shù)路不同波長的光信號，再將該復(fù)數(shù)路不同波 長的光信號復(fù)用為一路所述第一多波長光信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法，其特征在于，所述 步驟3)具體包括，首先將所述調(diào)制光信號進(jìn)行延時處理，得到延時信號，其次將該延時信號 進(jìn)行光波分解為不同波長的復(fù)數(shù)路調(diào)制光信號，再將所述復(fù)數(shù)路調(diào)制光信號分別進(jìn)行光電 轉(zhuǎn)換得到復(fù)數(shù)路移相的射頻電信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法，其特征在于，所述 延時及延時補償處理均通過一延時網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，所述延時網(wǎng)絡(luò)包括K級串聯(lián)的延遲單元，對 第1級延時單元，所述調(diào)制光信號或所述回波調(diào)制光信號通過一光開關(guān)及一光環(huán)形器進(jìn)入 第三光波分復(fù)用器，該光波分復(fù)用器將輸入的信號分解復(fù)用為N路信號后分別輸入N個光 纖延遲線進(jìn)行延遲，延遲后的信號經(jīng)N個光纖反射鏡反射回來重新經(jīng)過所述N個光延遲線 及所述第三光波分復(fù)用器、環(huán)形器輸出至下一級延遲單元，以此類推直至K級延時處理完 畢，得到延時信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法，其特征在于，對第i 級延時單元，真時延遲時間為2H A T，其中，A T為不同波長信號均勻時間間隔值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法，其特征在于，所述 步驟4)具體包括，將所述復(fù)數(shù)路移相的射頻電信號經(jīng)一 T/R陣列傳輸給一天線陣列，并由 所述T/R陣列控制所述天線陣列進(jìn)行雷達(dá)信號發(fā)射。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法，其特征在于，所述 步驟A)具體包括，由一多波長激光源產(chǎn)生復(fù)數(shù)路不同波長的光信號，再將該復(fù)數(shù)路不同波 長的光信號復(fù)用為一路所述第二多波長光信號，以及由一 T/R陣列控制一天線陣列進(jìn)行回 波信號的接收，所述天線陣列將接收到的信號通過所述T/R陣列輸出，得到回波信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法，其特征在于，所述 步驟B)具體包括，將所述第二多波長光信號分解為復(fù)數(shù)路光載波信號，將所述回波信號加 載在所述復(fù)數(shù)路光載波信號，得到復(fù)數(shù)路回波光信號，再將所述復(fù)數(shù)路回波光信號復(fù)用為 一路所述回波調(diào)制光信號。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收方法，其特征在于，所述 步驟C)具體包括，首先對所述回波調(diào)制光信號進(jìn)行延時補償，得到延時補償光信號，其次將 該延時補償光信號進(jìn)行光波分解為不同波長的復(fù)數(shù)路補償回波光信號，再將所述復(fù)數(shù)路補 償回波光信號分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換得到復(fù)數(shù)路相位補償?shù)幕夭娦盘枴?br> 10. -種光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收裝置，其特征在于，包括多波長光源模塊、 發(fā)送信號調(diào)制模塊、回波信號調(diào)制模塊、光控相控陣模塊及天線模塊，還包括第一開關(guān)、第 二開關(guān)及電環(huán)形器陣列； 該裝置發(fā)射信號時，所述多波長光源模塊經(jīng)所述第一開關(guān)與所述發(fā)送信號調(diào)制模塊連 接，所述發(fā)送信號調(diào)制模塊經(jīng)所述第二開關(guān)與所述光控相控陣模塊連接，所述光控相控陣 模塊經(jīng)所述電環(huán)形器陣列與所述天線模塊連接； 該裝置接收信號時，所述天線模塊經(jīng)所述電環(huán)形器陣列與所述回波信號調(diào)制模塊連 接，所述多波長光源模塊經(jīng)所述第一開關(guān)與所述回波信號調(diào)制模塊連接，所述回波信號調(diào) 制模塊經(jīng)所述第二開關(guān)與所述光控相控陣模塊連接，所述光控相控陣模塊與一電學(xué)后端處 理模塊連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收裝置，其特征在于，所 述多波長光源模塊包括多波長激光源及第一光波分復(fù)用器，所述多波長激光源用于產(chǎn)生復(fù) 數(shù)路不同波長的光信號，所述第一光波分復(fù)用器用于將該復(fù)數(shù)路不同波長的光信號復(fù)用為 一路多波長光信號。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收裝置，其特征在于，所 述發(fā)送信號調(diào)制模塊包括雷達(dá)射頻端及第一電光調(diào)制器，所述雷達(dá)射頻端用于輸出雷達(dá)射 頻信號，所述第一電光調(diào)制器用于將所述雷達(dá)射頻信號加載在所述多波長光信號上，得到 調(diào)制光信號。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收裝置，其特征在于，所 述回波信號調(diào)制模塊包括第二電光調(diào)制器、第二光解波分器及第二光波分復(fù)用器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收裝置，其特征在于，所 述光控相控陣模塊包括光延時網(wǎng)絡(luò)、第一光解波分器、光電轉(zhuǎn)換器陣列及電開關(guān)陣列，所述 光延時網(wǎng)絡(luò)的輸入端為所述光控相控陣模塊的輸入端，所述光延時網(wǎng)絡(luò)的輸出端與所述第 一光解波分器相連，所述第一光解波分器與光電轉(zhuǎn)換器陣列相連，所述光電轉(zhuǎn)換器陣列與 所述電開關(guān)陣列相連； 該裝置發(fā)射信號時，所述電開關(guān)陣列的輸出端與所述電環(huán)形器陣列相連，該裝置接收 信號時，所述電開關(guān)陣列的輸出端與一電學(xué)后端處理模塊相連。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收裝置，其特征在于，所 述光延時網(wǎng)絡(luò)包括K級串聯(lián)的延遲單元，每個延遲單元包括一光開關(guān)、一光環(huán)形器、一第三 光波分復(fù)用器、N個光纖延遲線及N個光纖反射鏡； 光延時網(wǎng)絡(luò)的信號輸入端即為第1級延遲單元的光開關(guān)的輸入端，第K級延遲單元的 光開關(guān)的輸出端即為光延時網(wǎng)絡(luò)的輸出端； 對第1級延時單元，所述調(diào)制光信號或所述回波調(diào)制光信號通過所述光開關(guān)及所述光 環(huán)形器進(jìn)入第三光波分復(fù)用器，該光波分復(fù)用器將輸入的信號分解復(fù)用為N路信號后分別 輸入所述N個光纖延遲線進(jìn)行延遲，延遲后的信號分別經(jīng)所述N個光纖反射鏡反射回來重 新經(jīng)過所述N個光延遲線及所述第三光波分復(fù)用器、環(huán)形器輸出至下一級延遲單元，以此 類推直至完成K級延時處理，得到延時信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光控相控陣?yán)走_(dá)前端的發(fā)射與接收裝置，其特征在于，所 述天線模塊包括一 T/R陣列及一天線陣列。
【文檔編號】G01S7/28GK104316908SQ201410524426
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】李曙光, 徐顯文, 薛峰 申請人:上海航天電子通訊設(shè)備研究所