[發(fā)明專利]一種大帶寬、大角度、連續(xù)掃描光控相控陣天線接收裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810135558.9
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108448252B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓秀友;申芳芳;蘇鑫鑫;武震林;趙明山
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: H01Q3/26
• 分類號: H01Q3/26
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種大帶寬、大角度、連續(xù)掃描光控相控陣天線接收裝置，其特征在于，所述光控相控陣天線接收裝置包括：單波長激光源、光放大器、1×(M+1)光功率分路器、電光轉(zhuǎn)換單元、光延時單元、1×N光功率合路器、1×M光功率合路器、光學(xué)邊帶濾波器和差分光電探測單元；

所述單波長激光源、光放大器、1×(M+1)光功率分路器、電光轉(zhuǎn)換單元、光延時單元、1×N光功率合路器、1×M光功率合路器、光學(xué)邊帶濾波器、差分光電探測單元通過光纖或光波導(dǎo)依次連接；

所述的電光轉(zhuǎn)換單元的微波光調(diào)制方式為電光相位調(diào)制；

所述的光延時單元包括延時連續(xù)調(diào)控子單元和延時離散調(diào)控子單元；延時連續(xù)調(diào)控子單元由Q個延時波導(dǎo)微環(huán)串聯(lián)構(gòu)成，Q＝1、2、3······，延時波導(dǎo)微環(huán)工作在反諧振狀態(tài)，克服微環(huán)延時的帶寬限制，實現(xiàn)在0～Δτ₀范圍內(nèi)延時連續(xù)掃描功能；延時離散調(diào)控子單元由2個1×2光開關(guān)、P個2×2光開關(guān)依次串聯(lián)構(gòu)成，相鄰連接光開關(guān)的上下兩路延時差為2^P-1Δτ，P＝1、2、3······，實現(xiàn)在Δτ～(2^P-1)Δτ范圍內(nèi)以步長Δτ進行延時掃描，獲得大的延時掃描功能；且有Δτ₀≥Δτ；

所述單波長激光源，其輸出光波的波長處于延時連續(xù)可控子單元的波導(dǎo)微環(huán)的反諧振波長處；

所述的光延時單元OTTD-11、OTTD-12、OTTD-13……OTTD-1N實現(xiàn)第1列陣元的俯仰角度掃描，光延時單元OTTD-11、OTTD-12、OTTD-13……OTTD-1N輸出的信號經(jīng)第一1×N光功率合路器合路后進入光延時單元OTTD-1；所述的光延時單元OTTD-21，OTTD-22，OTTD-23，……，OTTD-2N實現(xiàn)第2列陣元的俯仰角度掃描，光延時單元OTTD-21，OTTD-22，OTTD-23，……，OTTD-2N輸出的信號經(jīng)第二1×N光功率合路器合路后進入光延時單元OTTD-2；所述的光延時單元OTTD-31，OTTD-32，OTTD-33，……，OTTD-3N實現(xiàn)第3列陣元的俯仰角度掃描，光延時單元OTTD-31，OTTD-32，OTTD-33，……，OTTD-3N輸出的信號經(jīng)第三1×N光功率合路器合路后進入光延時單元OTTD-3；所述的光延時單元OTTD-M1、OTTD-M2、OTTD-M3……OTTD-MN實現(xiàn)第M列陣元的俯仰角度掃描，光延時單元OTTD-M1、OTTD-M2、OTTD-M3……OTTD-MN輸出的信號經(jīng)第M1×N光功率合路器合路后進入光延時單元OTTD-M；

所述的光延時單元OTTD-1、OTTD-2、OTTD-3……OTTD-M分別實現(xiàn)第1列陣元、第2列陣元、第3列陣元……第M列陣元的水平角度掃描，光延時單元OTTD-1、OTTD-2、OTTD-3……OTTD-M輸出的信號經(jīng)1×M光功率合路器合路后進入光學(xué)邊帶濾波器；

所述的光學(xué)邊帶濾波器選通經(jīng)1×M光功率合路器輸出的光載微波信號的一個邊帶，即左邊帶或右邊帶；

所述的光延時單元只對光載微波信號的左邊帶或右邊帶提供延時補償；

所述的差分光電探測單元包括2×2光耦合分路子單元和平衡光電探測子單元，實現(xiàn)光載微波左邊帶或右邊帶與光載波的差分平衡光電探測，輸出目標(biāo)微波信號。

2.一種大帶寬、大角度、連續(xù)掃描光控相控陣天線接收方法，該接收方法采用權(quán)利要求1所述的光控相控陣天線接收裝置；其特征在于步驟如下：

單波長激光源發(fā)出頻率為f_C的光載波經(jīng)光放大器進行功率放大后進入1×(M+1)光功率分路器，分路后的第1支路、第2支路、第3支路……第M支路光載波分別傳輸至第1列陣元、第2列陣元、第3列陣元……第M列陣元對應(yīng)的電光轉(zhuǎn)換單元；M×N陣列天線中每個天線陣元接收的微波信號經(jīng)電光轉(zhuǎn)換單元調(diào)制到光載波f_C上，調(diào)制方式為電光相位調(diào)制，輸出光載微波信號；

光延時單元OTTD-11、OTTD-12、OTTD-13……OTTD-1N實現(xiàn)第1列陣元對應(yīng)的光載微波信號的俯仰角度掃描；輸出的N路光載微波信號經(jīng)第一1×N光功率合路器合路進入光延時單元OTTD-1；光延時單元OTTD-1實現(xiàn)第1列陣元的水平角度掃描；

光延時單元OTTD-21、OTTD-22、OTTD-23……OTTD-2N實現(xiàn)第2列陣元對應(yīng)的光載微波信號的俯仰角度掃描；輸出的N路光載微波信號經(jīng)第二1×N光功率合路器合路進入光延時單元OTTD-2；光延時單元OTTD-2實現(xiàn)第2列陣元的水平角度掃描；

光延時單元OTTD-31、OTTD-32、OTTD-33……OTTD-3N實現(xiàn)第3列陣元對應(yīng)的光載微波信號的俯仰角度掃描；輸出的N路光載微波信號經(jīng)第三1×N光功率合路器合路進入光延時單元OTTD-3；光延時單元OTTD-3實現(xiàn)第3列陣元的水平角度掃描；

……

光延時單元OTTD-M1、OTTD-M2、OTTD-M3……OTTD-MN實現(xiàn)第M列陣元對應(yīng)的光載微波信號的俯仰角度掃描；輸出的N路光載微波信號經(jīng)第M1×N光功率合路器合路進入光延時單元OTTD-M；光延時單元OTTD-M實現(xiàn)第M列陣元的水平角度掃描；

光延時單元OTTD-1、OTTD-2、OTTD-3……OTTD-M輸出的M路光載微波信號經(jīng)1×M光功率合路器合路后進入光學(xué)邊帶濾波器，光學(xué)邊帶濾波器選通光載微波信號的左邊帶f_C-f_RF或右邊帶f_C+f_RF；

光學(xué)邊帶濾波器輸出的光載微波單邊帶信號f_C-f_RF或f_C+f_RF和1×(M+1)光功率分路器分路后的第(M+1)支路光載波f_C進入差分光電探測單元；差分光電探測單元中的2×2光耦合分路器對光載微波單邊帶信號f_C-f_RF或f_C+f_RF和光載波f_C進行耦合分路，然后分別進入平衡光電探測器的兩個光輸入端口；平衡光電探測器中的光電探測器1和光電探測器2分別進行差分光電轉(zhuǎn)換，生成的微波信號經(jīng)電路相減消除共模噪聲，最后輸出目標(biāo)微波信號；

光延時單元中的延時離散調(diào)控子單元在Δτ～(2^P-1)Δτ范圍內(nèi)以步長Δτ進行延時掃描，延時連續(xù)調(diào)控子單元在0～Δτ₀范圍內(nèi)進行連續(xù)延時掃描，通過調(diào)控光延時單元來進行M×N陣列天線陣元的俯仰角度掃描和水平角度掃描，實現(xiàn)對大帶寬、大角度、連續(xù)掃描的微波信號接收功能。