[發明專利]基于微波光子變頻的發射頻率分集陣列實現裝置及方法

有效

• 申請號: 202010434080.7
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111555813B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 伍振海;劉靜嫻;李曉輝
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/516;H04B10/548
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本發明公開了一種基于微波光子變頻的發射頻率分集陣列實現裝置及方法。所述裝置包括：任意波形發生器連接至聲光調制器的射頻輸入端口，射頻信號源連接至雙平行調制器的射頻輸入端口，偏置控制電路一連接至雙平行調制器的偏置控制端口；單色激光器連接光耦合器一的輸入端口；光耦合器一的輸出端口一經聲光調制器連接光耦合器二的輸入端口一，光耦合器一的輸出端口二經雙平行調制器連接光耦合器二的輸入端口二；光耦合器二將信號分成N路輸出，分別對應N個可調光延時線，形成N個發射通道；所述N個可調光延時線依次連接光電探測器和射頻前端，到達含有N個陣元的天線陣列。本發明在光域實現基帶線性調頻信號的上變頻處理，在此基礎上生成發射頻率分集信號，能夠適應未來毫米波、小型化的使用需求。

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，尤其是一種基于微波光子變頻的發射頻率分集陣列實現裝置及方法。

背景技術

在通信基站、雷達系統等一些應用場合，希望將射頻前端和發射天線陣集成起來，這就要求射頻前端能夠盡量簡化。基于電學方法的發射射頻前端受限于電纜插損，發射源和前端放大等器件不能遠距離分置，因此不利于前端系統簡化，而光纖特有的長距離高保真傳輸特性能夠支持遠距離分置。

頻率分集陣列由于可以產生距離相關的波束，近些年得到了廣泛的研究。在文獻[1]和文獻[2]中提出了一種利用線性調頻連續波實現頻率分集陣列的方法，這種方法的優點是只需要一個線性調頻的信號源和一套固定延時網絡就可以為天線陣提供頻率分集的發射信號。但是在發射高頻信號時，基于電學方法的線性調頻信號源工作頻率受限：傳統的電子學線性調頻信號產生方式包括使用鋸齒波控制壓控振蕩器、使用聲表面波濾波器的方法以及高速數字合成的方法[3]。在高分辨率的雷達距離測量和成像等應用中，這些電子器件所產生信號的工作頻率受限。例如：通常聲表面波濾波器的工作頻率不超過5GHz，數字合成產生的信號頻率很難超過6GHz，壓控振蕩器的工作頻率也在數GHz，因而限制了雷達系統的距離分辨率。不僅如此，文獻中使用的電學延遲線基于印制板制作，適應帶寬窄、插入損耗大。

本發明在現有技術的基礎上，提出了一種基于光學延遲線+微波光子變頻信號產生的方法來實現頻率分集陣列，目前，可調光延遲線(VODL:variable optical delayline)的延時精度可達0.1ps甚至更低，典型調節范圍為300-500ps。進一步地，由于采用了基于微波光子變頻的信號產生方法，使得本發明能夠適應的頻帶寬、延時精度高、延時量可控，還具有抗電磁干擾等優點。

以上論述引用的參考文獻及相關專利如下：

[1]Taylan Eker,A conceptual evaluation of frequency diverse arraysand novel ulilization of LFMCW,Ph.D thesis,Middle east technical university,2011.

[2]T.Eker,s.Demir,A.Hizal,etc.,Exploitation of linear frequencymodulated continuous wavefom(LFMCW)for frequency diverse array,IEEETransactions on Antennas and Propagation，61(7),3546-3553,2013.

[3]徐寧嘯，微波光子寬帶雷達信號產生及接收中關鍵技術研究，浙江大學博士論文，2017.

發明內容

本發明的發明目的在于：提供一種基于微波光子變頻的發射頻率分集陣列實現裝置及方法，該系統采用一套微波光子變頻裝置就能夠為頻率分集陣列提供發射源信號，能夠突破電學方法中前端與處理系統難以分置、電學延遲線適應頻率低、延時精度不足、插損大等難題。

本發明采用的技術方案如下：