基于宽带光源的全光控相控阵雷达发射机制造技术

一种基于宽带光源的全光控相控阵雷达发射机，包括微波信号产生部分、信号调制与延时部分、发射部分，微波信号产生部分包括宽带光源、第一光分路器、第二光分路器、第一偏振控制器等，信号调制与延时部分包括第二电光调制器、第二光放大器、光纤延时网络、第二光合路器，发射部分包括第一波分复用器、光纤或光缆、光电探测器阵列等。本发明专利技术通过基于宽带光源的光电振荡器产生微波信号，减免了外部微波源用宽带光源替代多波长激光器阵列，并利用波分复用器对宽带光源进行切割的结构促使该光控相控阵结构简单紧凑，降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微波光子学和雷达领域的方法与装置，具体是一种基于宽带光源的全光控相控阵雷达发射机。
技术介绍
相控阵雷达借助天线的配置实现波束的扫描,在军事、电子对抗、通信等领域有着广泛的应用。然而，传统的电控相控阵雷达由于存在孔径效应(参见张光义，赵玉洁，相控阵雷达技术，北京：电子工业出版社，2006.12:390-392)，在宽带宽角扫描的情况下存在波束偏移的现象，所以限制了雷达信号的瞬时带宽。近年来随着光电子技术的发展，提出了光控相控阵雷达的概念。光控相控阵是将微波信号调制到光信号上，利用光信号在不同长度的光纤中传播实现不同的真时延，然后将微波信号从光信号中解调出来，经过微波T/R组件与天线发射出去。光控相控阵不仅可以有效克服传统相控阵天线孔径效应的限制，且具有大的瞬时带宽、无波束斜视效应、低损耗、小尺寸、抗电磁干扰、探测距离远等一系列优点，从而提高了雷达性能，简化了雷达设计，成为相控阵雷达发展的一个重要方向。国际国内在光控相控阵雷达技术方面都有开展广泛的研究。国际顶级的Nature杂志在2014年报道了一个全光控的相干雷达系统(Ghelfi P,Laghezza F,Scotti F,et al.A fully photonics-based coherent radar system[J].Nature,2014,507(7492):341-345)，利用光子学技术实现了对雷达信号的发射、接收、处理。国内清华大学周炳锟教授课题组重点研究了光控微波波束形成网络结构。电子科技大学对L波段的光控相控阵雷达进行了理论研究，设计制作了光延时线和光传输链路，并与南京电子技术研究所合作完成了近场、远场测试，显著改善了雷达的宽带宽角扫描性能。高质量的宽带可调谐微波信号源是雷达系统中必不可少的组成部分。然而，传统相控阵雷达的外部微波信号源存在可调谐范围窄、雷达信号的时间带宽积有限、相位噪声大等问题。基于光电子技术的光电振荡器在产生低相位噪声、频率大范围可调谐的微波信号方面具有巨大优势(参见邹卫文，刘辰钧，姜文宁，卢加林，吴龟灵，陈建平，基于宽带光源的频率可调谐的光电振荡装置：中国，CN201310045022.5[P]，2013-6-19)。在光控相控阵雷达中，利用普通的通信光纤可以实现数据传输和相控阵的控制。因为光纤损耗低，所以可以将信号处理、波束控制等设备放置在离天线较远的地方，这有利于提高雷达的生存能力，或将大的雷达阵面分散若干较小阵面，配以适当的数据处理，以获得更高的实孔径角分辨能力和测角、定位精度(参见张忠华，孙晓昶，光控相控阵雷达[J]，电讯技术，2004，44(2):71-75)。与传统的微波延迟线相比，光纤延迟线体积小、结构简单、抗电磁干扰能力强、温度稳定性好。基于波分复用技术的光纤延时网络(参见邹卫文，余安亮，刘辰钧，陈建平，基于光波分复用技术的可编程波束成形网络：中国，CN201310460297.5[P]，2014.1.22)可以实现相控阵系统的相位控制。本专利技术中的全光控相控阵雷达发射机是基于宽带光源的。一方面宽带光源在本专利技术中的微波信号产生部分中是必不可少的一部分。另一方面宽带光源与波分复用技术的结合，可以在多波长下实现与频率无关的真时延迟，灵活性高。相比于结合多波长激光器阵列与光纤延时网络的相控阵雷达发射机结构(参见邹卫文，李曙光，刘辰钧，余安亮，陈建平，全光控相控阵雷达发射机：中国，CN201410065532.3[P]，2014.7.23)，用宽带光源替代多波长激光器阵列，并利用波分复用器对宽带光源进行切割的结构更加简单且节约成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出宽带光源的全光控相控阵雷达发射机。本专利技术的技术解决方案如下：一种基于宽带光源的全光控相控阵雷达发射机，特点在于其构成包括微波信号产生部分、信号调制与延时部分、发射部分，所述的微波信号产生部分用于产生宽带可调谐的单频微波信号；信号调制与延时部分用于将雷达信号调制在光载波上，并利用波分复用技术对不同通道的信号进行延时；发射部分用于将光信号转换为雷达电信号并发射出去。所述的微波信号产生部分包括宽带光源、第一光分路器、第二光分路器、第一偏振控制器、可调延时模块、第二偏振控制器、第一电光调制器、第一光合路器、色散模块、第一光放大器、第三光分路器、Sagnac环、光电探测器、电放大器、隔直器；所述的信号调制与延时部分包括第二电光调制器、第二光放大器、光纤延时网络；所述的发射部分包括第二光合路器、波分复用器、光纤或光缆、光电探测器阵列、T/R组件阵列、微波天线阵列，上述元部件的位置关系如下：沿所述的宽带光源的光束输出方向依次是第一光分路器和第二光分路器，所述的第一光分路器将光信号分为两束，一束光信号进入第二光分路器，另一束光信号进入所述的第二光合路器的第二输入端口，所述的第二光分路器将光路分为第一光路和第二光路，所述的第一光路依次是第一偏振控制器、可调延时模块和第一光合路器，第二光路依次是第二偏振控制器、第一电光调制器、第一光合路器；在该第一光合路器的输出光路上依次是色散模块、第一光放大器和第三光分路器，该第三光分路器又将光信号分为两束，一束光信号依次经过所述的第二电光调制器、第二光放大器、光纤延时网络和第二光合路器，该第二电光调制器的射频输入端输入基带雷达信号，另一束光信号依次经过所述的Sagnac环和光电探测器，该光电探测器的电信号输出端依次连接所述的电放大器和隔直器，该隔直器的输出端与所述的第一电光调制器的射频输入端相连，在所述的第二光合路器的输出方向依次是所述的波分复用器、光纤或光缆、光电探测器阵列、T/R组件阵列和微波天线阵列。所述的Sagnac环的连接关系为：光信号输入到2×2光耦合器的第二输入端，光纤连接2×2光耦合器的第一输入端和第一输出端。2×2光耦合器的第二输出端为Sagnac环的光信号输出端。所述的微波信号产生部分是一个宽带可调谐的光电振荡器。第一光分路器将所述的宽带光源输出的宽谱光分为两部分，一部分用于光电振荡器的光载波，另一部分作为相干解调的光载波。所述的第二光分路器将所述的第一光分路器的第二输出端的宽谱光分成两部分，分别进入所述的第一第二偏振控制器，实现马赫增德尔双臂干涉，所述第一电光调制器的光输入端接收一部分光载波信号并进行调制。所述的色散模块对宽谱光引入色散。所述的第一光放大器将色散模块输出的光信号放大。所述的第三光分路器将放大后的光信号分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于宽带光源的全光控相控阵雷达发射机，特征在于其构成包括微波信号产生部分、信号调制与延时部分、发射部分，所述的微波信号产生部分用于产生宽带可调谐的单频微波信号；信号调制与延时部分用于将雷达信号调制在光载波上，并利用波分复用技术对不同通道的信号进行延时；发射部分用于将光信号转换为雷达电信号并发射出去。

【技术特征摘要】
1.一种基于宽带光源的全光控相控阵雷达发射机，特征在于其构成包括微
波信号产生部分、信号调制与延时部分、发射部分，所述的微波信号产生部分用
于产生宽带可调谐的单频微波信号；信号调制与延时部分用于将雷达信号调制在
光载波上，并利用波分复用技术对不同通道的信号进行延时；发射部分用于将光
信号转换为雷达电信号并发射出去。
2.根据权利要求1所述的基于宽带光源的全光控相控阵雷达发射机，其特
征在于所述的微波信号产生部分包括宽带光源(1-1)、第一光分路器(1-2)、第
二光分路器(1-3)、第一偏振控制器(1-4)、可调延时模块(1-5)、第二偏振控
制器(1-6)、第一电光调制器(1-7)、第一光合路器(1-8)、色散模块(1-9)、
第一光放大器(1-10)、第三光分路器(1-11)、Sagnac环(1-12)、光电探测器(1-13)、
电放大器(1-14)、隔直器(1-15)；所述的信号调制与延时部分包括第二电光调
制器(2-1)、第二光放大器(2-2)、光纤延时网络(2-3)；所述的发射部分包括
第二光合路器(3-1)、波分复用器(3-2)、光纤或光缆(3-3)、光电探测器阵列
(3-4)、T/R组件阵列(3-5)、微波天线阵列(3-6)，上述元部件的位置关系如
下：
沿所述的宽带光源(1-1)的光束输出方向依次是第一光分路器(1-2)和第
二光分路器(1-3)，所述的第一光分路器(1-2)将光信号分为两束，一束光信
号进入第二光分路器(1-3)，另一束光信号进入所述的第二光合路器(3-1)的
第二输入端口，所述的第二光分路器(1-3)将光路分为第一光路和第二光路，
所述的第一光路依次是第一偏振控制器(1-4)、可调延时模块(1-5)和第一光
合路器(1-8)，第二光路依次是第二偏振控制器(1-6)、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹卫文，张昊，陈建平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31