[發明專利]基于微波光子真延時的光波束形成網絡裝置和方法

有效

• 申請號: 202011173500.7
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112558053B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 范志強;蘇君;邱琪
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/02
• 分類號: G01S13/02;G01S7/285;G01S7/35;G01S7/4865;G01S7/4915;G01S17/02
• 代理公司: 成都智言知識產權代理有限公司 51282
• 代理人: 濮云杉

本發明涉及一種基于微波光子真延時的光波束形成網絡裝置和方法，包括M路微波光子真延時裝置和M個天線，多波長激光源與電光調制模塊相連后經環形器與1xN光開關模塊1的一端連接，1xN光開關模塊1的另一端與N條長度不同的高色散光纖、零色散光纖的一端相連接，高色散光纖和零色散光纖的另一端與1xN光開關模塊2連接，光開關控制模塊控制兩個光開關模塊，1xN光開關模塊2與色散系數可調啁啾光纖光柵模塊相連，環形器與波分復用模塊的一端連接，波分復用模塊的另一端經光纖與M個光電探測器的一端相連，最終形成M路微波光子真延時裝置，M個光電探測器的另一端與對應的M個天線相連，實現光波束形成網絡的大波束指向范圍和精細波束指向調節的能力。

技術領域

本發明涉及微波光子信號處理領域，具體涉及一種基于微波光子真延時的光波束形成網絡裝置和方法。

背景技術

基于微波光子真延時的光波束形成網絡在相控陣雷達領域具有重要的使用價值。相比于基于電子移相網絡的相控陣雷達，基于真延時光波束形成網絡的相控陣雷達具有重量輕、損耗低、帶寬大、抗電磁干擾和不受孔徑渡越時間影響的優勢。

其中，微波光子真延時裝置是光波束形成網絡的核心模塊。現有微波光子真延時裝置主要基于光學微環、色散光纖、光纖布拉格光柵等光學器件。其中，基于光學微環的真延時裝置需要多個調制器且工作帶寬受其Q值影響；基于色散光纖的真延時裝置可以降低系統的復雜度；線性啁啾光纖布拉格光柵也可以提供特定色散，進而代替色散光纖，可以進一步降低系統的復雜度。

然而，基于上述方案的真延時裝置需要通過調諧多個光波長實現延時的調諧，進而實現波束指向的改變，這對系統后端的波分復用網絡提出了苛刻的要求。同時，基于上述微波光子真延時裝置的光波束形成網絡不具有同時實現大波束指向范圍和精細波束指向調節的能力。

發明內容

本發明提供了一種基于微波光子真延時的光波束形成網絡裝置和方法，能夠降低對后端波分復用網絡的要求，進而降低系統的實現難度，同時具有實現大波束指向范圍和精細波束指向調節的能力。

本發明基于微波光子真延時的光波束形成網絡方法，包括：

A.多波長激光源產生M個等波長間隔的光信號，并將等波長間隔的光信號傳輸到電光調制模塊，電光調制模塊將雷達信號調制到等波長間隔的光信號上，并將光信號傳輸到環形器，環形器將光信號通過環形器的端口P1、P2輸入1xN光開關模塊1，M為自然數；

使用固定多波長激光器代替需要調諧的多波長光纖激光器，降低對后端波分復用網絡的要求，進而降低系統的實現難度。

B.光開關控制模塊控制1xN光開關模塊1和1xN光開關模塊2在不同長度的N路高色散光纖中選擇一路高色散光纖，1xN光開關模塊1通過選擇的高色散光纖將光信號傳輸至1xN光開關模塊2，零色散光纖補償高色散光纖的長度，1xN光開關模塊2的光信號經色散系數可調啁啾光纖光柵模塊反射后重新輸入1xN光開關模塊2，光開關控制模塊控制1xN光開關模塊2選擇一路高色散光纖后，將經反射的光信號傳輸至1xN光開關模塊1形成等間隔延時差，再通過環形器的端口P2、P3輸入波分復用模塊；

C.波分復用模塊將M個等波長間隔的光信號分為M路光信號，每路光信號的光波長從上至下依次為λ₁至λ_M，不同波長的光信號依次通過長度為L1至LM的光纖后輸入M個光電探測器形成等延時差，光電探測器將光信號轉換為雷達信號后由M個間隔值為d的天線發射，最終形成基于微波光子真延時的M路光波束形成網絡，得到M路微波光子真延時裝置的等間隔延時差和M路光波束形成網絡的波束指向角，M為自然數。

通過切換N路高色散光纖實現等延時差的大步進調節，進而實現波束形成網絡的波束指向的大步進調節；通過調諧色散系數可調啁啾光纖光柵模塊實現等延時差的小步進調諧，進而實現波束形成網絡的波束指向的小步進調節；最終實現光波束形成網絡的大波束指向范圍和精細波束指向調節的能力。