[發(fā)明專利]一種基于光交換的重構(gòu)光控相控陣?yán)走_(dá)接收機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610878355.X
• 申請(qǐng)日: 2016-10-08
• 公開（公告）號(hào): CN106526574B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祝艷宏;金曉峰;金向東;余顯斌;鄭史烈;池灝;章獻(xiàn)民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/484
• 分類號(hào): G01S7/484;G01S7/491
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發(fā)明公開了一種基于光交換的重構(gòu)光控相控陣?yán)走_(dá)接收機(jī)，包括天線陣列、低噪聲放大器、波控計(jì)算機(jī)、激光器、第一波分復(fù)用器、光調(diào)制器、可編程光延遲線、可編程光衰減器、全光波長(zhǎng)交換機(jī)、第二波分復(fù)用器以及光電探測(cè)器；本發(fā)明將波分復(fù)用方法與全光波長(zhǎng)交換方法有機(jī)結(jié)合，在具備傳統(tǒng)光控相控陣?yán)走_(dá)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，還實(shí)現(xiàn)了子陣的動(dòng)態(tài)重構(gòu)，能夠滿足傳統(tǒng)光控相控陣?yán)走_(dá)無法實(shí)現(xiàn)的同時(shí)多目標(biāo)全空域跟蹤；該雷達(dá)接收機(jī)簡(jiǎn)單易行，性能可靠且具備成本優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光控相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于光交換的重構(gòu)光控相控陣?yán)走_(dá)接收機(jī)。

背景技術(shù)

利用現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)的相控陣天線，相對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械掃描雷達(dá)天線，其反應(yīng)速度、目標(biāo)更新速率、多目標(biāo)追蹤能力、分辨率、多功能性等方面的性能具有很大的優(yōu)越性。相控陣天線是通過特定的饋電方式，智能化的控制以及調(diào)整陣元的幅度和相位使波束賦形無慣性、靈活掃描，進(jìn)而大幅度地提高信息獲取和更新速率等。在相控陣天線系統(tǒng)中，波束掃描是通過調(diào)整輻射單元之間的相位關(guān)系而形成，因此在單元之間獲得必需的相位關(guān)系所需的信號(hào)分配方式是一個(gè)關(guān)鍵。然而，相控陣天線單元的全電子控制還存在許多問題，主要在于相控陣天線由于受到孔徑渡越時(shí)間的限制，只能在相對(duì)較窄的信號(hào)帶寬下進(jìn)行掃描，從而限制了其寬帶與寬角度掃描方面的性能，這嚴(yán)重制約了相控陣天線在復(fù)雜環(huán)境和高性能領(lǐng)域的應(yīng)用。

天線多波束的形成方法有多種，如Blass方法、Buter多波束矩陣方法、全數(shù)字多波束(DBF)方法及子天線陣級(jí)方法等，對(duì)于在接收天線中常的DBF和子天線陣方法而言，全數(shù)字多波束方法的優(yōu)點(diǎn)是性能高，易實(shí)現(xiàn)連續(xù)滑動(dòng)掃描，缺點(diǎn)是通道數(shù)多，成本高；子天線陣級(jí)方法優(yōu)點(diǎn)是降低復(fù)雜性、節(jié)省經(jīng)費(fèi)，缺點(diǎn)是子陣技術(shù)會(huì)引起副瓣電平抬高和工作帶寬變窄。

當(dāng)今發(fā)展極其迅速的以半導(dǎo)體激光器、集成光學(xué)、光纖技術(shù)為核心的光子技術(shù)最有可能給微波相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)帶來技術(shù)突破，解決此難題。光纖作為最理想的信號(hào)傳輸媒質(zhì)，具有極低的傳輸損耗(普通單模光纖的傳輸損耗為0.2dB/公里以內(nèi))、重量輕、體積小、效率高以及抗電磁輻射與各種電磁干擾能力等優(yōu)點(diǎn)；此外，光纖還具有極其巨大的信號(hào)帶寬能力，光纖通信傳輸系統(tǒng)的單路波長(zhǎng)信號(hào)傳輸速率可以高達(dá)上百Gbit/s，借助于密集波分復(fù)用技術(shù)，一根光纖可以傳輸高達(dá)上百T bit/s容量的信號(hào)。

利用光纖與光子器件來實(shí)現(xiàn)雷達(dá)天線接收單元的光信號(hào)真延遲OTTD的微波光子波束形成，可以克服相控陣天線波束傾斜而帶來的工作帶寬瓶頸效應(yīng)，給微波相位陣列雷達(dá)系統(tǒng)提供非常高的工作帶寬。在數(shù)十GHz微波頻帶范圍內(nèi)，光控相位陣列可以取得幾乎平直的信號(hào)系統(tǒng)響應(yīng)。同時(shí)光波環(huán)境下，便于實(shí)現(xiàn)相位與幅度的補(bǔ)償以及快速信號(hào)處理，有利于抑制旁瓣與實(shí)現(xiàn)雷達(dá)波束的快速掃描，提高系統(tǒng)性能；利用光纖開關(guān)以及波長(zhǎng)路由等光子器件容易實(shí)現(xiàn)光控波束形成網(wǎng)絡(luò)的快速切換與重構(gòu)，滿足光控相控陣波束的空間多波束、波束形狀捷變及子陣重組等靈活控制功能的需要。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決傳統(tǒng)的相控陣天線的波束傾斜與工作帶寬的瓶頸效應(yīng)問題，本發(fā)明提供了一種基于光交換的重構(gòu)光控相控陣?yán)走_(dá)接受機(jī)，能夠提供非常高的工作寬帶，便于實(shí)現(xiàn)雷達(dá)波束的快速掃描，提高系統(tǒng)性能。

一種基于光交換的重構(gòu)光控相控陣?yán)走_(dá)接收機(jī)，包括天線陣列、低噪聲放大器、波控計(jì)算機(jī)、激光器、第一波分復(fù)用器、光調(diào)制器、可編程光延遲線、可編程光衰減器、全光波長(zhǎng)交換機(jī)、第二波分復(fù)用器以及光電探測(cè)器；天線陣列接收空間的雷達(dá)信號(hào)，并傳給低噪聲放大器進(jìn)行雷達(dá)信號(hào)放大，光調(diào)制器將放大的雷達(dá)信號(hào)調(diào)制到經(jīng)多波長(zhǎng)陣列激光器發(fā)射且經(jīng)第一波分復(fù)用器分解的多個(gè)通道光載波上，載有雷達(dá)信號(hào)的光載波經(jīng)過可編程光延時(shí)線延遲調(diào)整后再經(jīng)過可編程光衰減器功率調(diào)整，然后輸送到全光波長(zhǎng)交換機(jī)進(jìn)行波長(zhǎng)交換，得到多組重構(gòu)子陣，重構(gòu)子陣的信號(hào)經(jīng)第二波分復(fù)用器重組后輸送到光電探測(cè)器轉(zhuǎn)化為射頻信號(hào)，該射頻信號(hào)經(jīng)過中頻與基帶解調(diào)完成雷達(dá)信號(hào)接收；波控計(jì)算機(jī)控制可編程光延遲線、可編程光衰減器、全光波長(zhǎng)交換機(jī)。

所述激光器為多波長(zhǎng)陣列激光器，輸出波長(zhǎng)為光纖通信C波段的ITU波長(zhǎng)，用于提供多個(gè)光載射頻傳輸通道的光載波。