[發明專利]基于光子參量采樣的相控陣雷達接收裝置

有效

• 申請號: 201810955310.7
• 申請日: 2018-08-21
• 公開（公告）號: CN109085546B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 鄒衛文;于磊;陳建平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01S7/292
• 分類號: G01S7/292
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種基于光子參量采樣的相控陣雷達接收裝置，包括：包括連續光源、第一多路耦合模塊、相控陣接收模塊、調制器陣列、多路光延時陣列、第二多路耦合模塊、光采樣脈沖源、光子參量采樣門、光濾波器、光電轉換器、電采集模塊。本發明結合光真延時技術與光子參量采樣技術，減少了微波光子雷達中電光/光電轉換次數，從而降低系統損耗，同時實現信號的大帶寬、高速率的采集，減少傳統雷達接收端多次電混頻與下變頻引起的系統復雜度增加與性能惡化。

技術領域

本發明涉及微波光子信號，具體是一種基于光子參量采樣的相控陣雷達接收裝置。

背景技術

相控陣天線系統在諸如雷達、通信、電子對抗系統等領域都有廣泛的應用，其中高質量的寬帶可調諧微波信號源、寬帶雷達基帶信號源與相位延遲的波束成形網絡是系統核心組成。傳統電控相控陣雷達受限于相控陣天線的“孔徑效應”，限制了在雷達工作帶寬、高分辨率測量、雷達成像及擴頻信號等領域的應用。

隨著微波光子學技術的發展及其在雷達領域的廣泛研究，通過采用真時延遲線技術有效地克服傳統相控陣天線中的孔徑渡越時間的限制。使用基于真延時的光控波束形成網絡可以實現天線波束的掃描，具有大的瞬時帶寬、無波束斜視效應、低損耗、小尺寸、抗電磁干擾、探測距離遠等一系列優點，成為相控陣雷達發展的一個重要方向。

目前研究的光控相控陣雷達主要采用[K.Garenaux,T.Merlet,M.Alouini,etal.,Recent breakthroughs in RF photonics for radar systems,Aerospace andElectronic Systems Magazine,IEEE,vol.22,pp.3-8,2007.]中的類似架構。發射鏈路主要是電微波信號發生器產生相應的載波信號與調制信號，經過調制器電光轉換，再經過光延遲網絡結構，然后經過光電探測器將光信號恢復成電信號，經過微波T/R組件與天線發射出去。而接收回路主要將反射的信號通過微波天線與T/R組件接收回來，重新利用發射鏈路的延時網絡進行相位補償，最后進行信號處理。在這一過程中，基于光延時網絡的雷達信號接收需要經過一次電光/光電轉換，再被后端的電采集模塊量化，而目前電光/光電轉換效率是制約微波光子鏈路系統增益性能的重要因素。光子參量采樣技術利用光學非線性效應作為光子采樣門，直接在光域實現對接收信號的采樣，再通過電后端的量化輔助，可以有效避免雷達信號經過光延遲網絡后的光電轉換，從而提升雷達接收機系統性能。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出一種基于光子參量采樣的相控陣雷達接收裝置。該裝置結合光延時網絡和光子參量采樣技術，充分發揮光子技術在相控陣雷達系統中的優勢，降低信號在電光/光電轉換過程中的損耗。

本發明的技術解決方案如下：

一種基于光子參量采樣的相控陣雷達接收裝置，其特點在于，包括連續光源、第一多路耦合模塊、相控陣接收模塊、調制器陣列、多路光延時陣列、第二多路耦合模塊、光采樣脈沖源、光子參量采樣門、光濾波器、光電轉換器和電采集模塊，所述的連續光源的輸出端與所述的第一多路耦合模塊的輸入端相連，所述的第一多路耦合模塊的N路輸出端分別與所述的調制器陣列中N個電光調制的第一輸入端相連，所述的相控陣接收模塊包含N個所述的微波天線單元，所述的N個微波天線單元的輸出端分別與所述的調制器陣列中N個電光調制的第二輸入端相連，所述的調制器陣列中N個電光調制的輸出端分別與所述的多路光延時陣列中的N個光延時單元的輸入端相連，所述的多路光延時陣列中的N個光延時單元的輸出端分別與所述的第二多路耦合模塊的N路輸入端相連，所述的第二多路耦合模塊的輸出端與所述的光子參量采樣門的第一輸入端相連，所述的光采樣脈沖源用于產生光采樣脈沖信號，所述的光采樣脈沖源的輸出端與述的光子參量采樣門的第二輸入端相連，所述的光子參量采樣門的輸出端與所述的光濾波器的輸入端相連，所述的光濾波器的輸出端與所述的光電轉換器的輸入端相連，所述的光電轉換器的輸出端與所述的電采集模塊的輸入端相連。

所述的光采樣脈沖源為被動鎖模激光器、主動鎖模激光器或調制頻率梳。