[發明專利]一種OBFN與PADC功能集成的寬帶雷達信號接收裝置及方法

有效

• 申請號: 202010025559.5
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111142089B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 鄭小平;陳曉雪;李尚遠;薛曉曉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01S7/4863
• 分類號: G01S7/4863;G01S7/4915
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王艷斌

本發明公開了一種OBFN與PADC功能集成的寬帶雷達信號接收裝置及方法，其中，該裝置包括：天線陣列單元的輸出端連接OBFN與PADC的全光功能集成單元的微波輸入端，用于接收目標回波信號；光脈沖單元用于生成高頻重復光脈沖串；OBFN與PADC的全光功能集成單元的光輸入端連接光脈沖單元的輸出端，用于實現OBFN與光子ADC功能集成；光電轉換單元輸出端與電ADC單元輸入端連接；電ADC單元輸出端與數字信號處理單元輸入端連接；數字信號處理單元用于進行寬帶信號的合成。該裝置改善光控波束成形網絡與光子ADC兩種功能模塊在光域光譜不兼容的問題，實現功能集成的同時降低損耗。

技術領域

本發明涉及雷達技術領域，特別涉及一種OBFN與PADC功能集成的寬帶雷達信號接收裝置及方法。

背景技術

相比單元雷達來說，相控陣雷達具備通過控制不同單元雷達間的相位構建波束成形網絡的能力，但對于寬帶相控陣雷達來說存在由電移相網絡引入的波束傾斜現象，寬帶微波光子相控陣雷達則可利用光真延時有效改善這一問題，使系統在發射或接收寬帶信號時波束指向角不隨頻率發生改變。

寬帶微波光子相控陣雷達的接收包括光控波束成形網絡(Optical BeamformingNetwork，OBFN)與光子ADC(Photonic Analog-to-digital Converter，PADC)兩種功能模塊，接收機首先利用多個接收天線接收回波，再將回波經電域轉換到光域，在光域通過延時單元完成波束成形網絡的構建，再經光電探測器由光域轉換到電域，之后再次經過電光轉換，利用光子ADC對電信號完成采樣、量化等操作，充分發揮光的高頻、低時間抖動、大帶寬等優勢，解決傳統電ADC無法同時滿足系統對于高采樣率和高信噪比的要求、易受孔徑抖動因素影響等問題，在實現高采樣率的同時實現下變頻、降低對電ADC(Electronic Analog-to-digital Converter，EADC)的帶寬要求等功能，轉換到電域后再進入數據處理單元。

由此可知，在利用接收機中級聯光控波束成形網絡和光子ADC兩種功能模塊實現對信號的全光處理時，需進行多次的電/光，光/電轉換，由于光電轉換效率的原因，不可避免地存在約30dB的損耗，惡化了系統的整體性能。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種OBFN與PADC功能集成的寬帶雷達信號接收裝置，該裝置可以降低由多次光電轉換引入的損耗，對光控波束成形網絡與光子ADC兩個模塊進行功能集成。

本發明的另一個目的在于提出一種OBFN與PADC功能集成的寬帶雷達信號接收方法。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種OBFN與PADC功能集成的寬帶雷達信號接收裝置，包括：天線陣列單元、OBFN與PADC的全光功能集成單元、光脈沖單元、光電轉換單元、電ADC單元和數字信號處理單元；

所述天線陣列單元的輸出端連接所述OBFN與PADC的全光功能集成單元的微波輸入端，所述天線陣列單元用于接收多路目標回波信號，并將所述多路目標回波信號送入所述OBFN與PADC的全光功能集成單元；

所述光脈沖單元的輸出端連接所述OBFN與PADC的全光功能集成單元的光輸入端，所述光脈沖單元用于生成高頻重復光脈沖串，并送入所述OBFN與PADC的全光功能集成單元；

所述OBFN與PADC的全光功能集成單元的輸出端連接所述光電轉換單元的輸入端；

所述OBFN與PADC的全光功能集成單元用于利用所述高頻重復光脈沖串對所述多路目標回波信號進行全光采樣以實現電光轉換，并在采樣前后進行全光脈沖的空-時反對稱變換，構建光控波束成形網絡，對所述采樣后的多路目標回波信號進行降采樣，實現光控波束成形與光子ADC功能集成，將降采樣后的多路目標回波信號進行多波長解復用分為各單波長支路，將所述各單波長支路送入所述光電轉換單元；