一种基于光纤色散的光波束形成预加重装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光纤色散的光波束形成预加重装置，包括天线阵面通道、激光器、电光调制器、预加重延时线、波分复用器、光纤放大器、光分路器、色散光纤、光电探测器；天线阵面每一通道接收的微波信号经电光调制器调制到激光器产生的相应波长的光载波上，经过预加重延时线进入波分复用器，每一通道的预加重延时线产生不同的延时，用于各通道在不同接收角度下产生延时的预加重，波分复用器将所得的光信号复用到一根光纤传输，并经光纤放大器放大后通过光分路器，将复用的多波长光信号等功率分配到多路中，形成不同的波束指向，最终由光电探测器实现光信号到微波信号的转化。本发明专利技术结构简单、体积小、重量轻、成本低、系统能耗低、综合效能高。合效能高。合效能高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤色散的光波束形成预加重装置


[0001]本专利技术涉及微波光子
，特别是一种基于光纤色散的光波束形成预加重装置。

技术介绍

[0002]传统相控阵雷达天线采用微波移相方法，在宽角度扫描的情况下，受波束指向倾斜及天线孔径渡越时间的影响，很难获得大的瞬时信号带宽，而光控相控阵天线通过光纤真延时波束形成技术(简称光波束形成技术)为解决上述问题提供了良好的解决方案，受到了广泛的关注，其中一种在工程上比较实用的技术是基于光纤色散的光波束形成技术，该技术在光波束形成时主要有两种方式：一种方式是如Ronald D.Esman等人在文献《Fiber
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optic Prism True Time
‑
Delay Antenna Feed》所述，是基于可调谐激光器波长扫描的实现方式，该方式是由可调谐激光器产生的光波通过电光调制器被微波信号调制后，经光分路器进入不同的光纤，每一路光纤都是由一段高色散光纤和一段零色散光纤组成，但是每路高色散光纤的长度不同，选定中心波长λ0，调节各路光纤的长度使各路延时相等，此时天线阵面产生的波束方向与阵面是垂直的。在形成波束正负角度时是通过改变可调谐激光器的波长实现的，当λ＜λ0时，各路光纤的延时增加，波束方向为斜向上方，形成正角度；当λ＞λ0，波束将向下方传输，形成负角度。另一种方式是基于多波长激光源阵列来实现的，该方式是将微波信号经电光调制器调制到各路光波后，通过波分复用器复用到一根光纤，然后再由光分路器分到不同光路中，每一光路由不同长度的色散光纤组成，不同长度的色散光纤具有不同的延时量，可形成不同的波束。
[0003]现有的基于光纤色散的光波束形成技术存在以下问题：
[0004](1)基于可调谐激光器波长扫描的实现方式，需要高精度的可调谐激光器，成本较高，其次，波束形成是多通道波束形成体制，由各路光纤内信号相干叠加产生，在中心波长时需要调节各路延时相等，在高精度延时调节时难度较大。
[0005](2)基于多波长激光源阵列的实现方式，该方式不需要高精度的可调谐激光器，且波束形成是单通道波束形成体制，一路光纤信号可形成一个波束，对色散光纤长度精度要求较低，但在光波束形成正负角度扫描时，需要正负色散系数的两种光纤，为此会带来两方面问题，第一光纤种类变多，使得系统复杂；第二由于正色散系数光纤色散系数较小，需要的光纤长度相对于大色散系数的负色散光纤会增加十几倍，会使系统重量和体积相应变大。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种结构简单、体积小、重量轻、成本低、系统能耗低、综合效能高的光波束形成预加重装置。
[0007]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于光纤色散的光波束形成预加重装置，其特征在于，包括顺次设置的天线阵面通道、激光器、电光调制器、预加重延时线、波分
复用器、光纤放大器、光分路器、色散光纤、光电探测器；
[0008]天线阵面上每一通道接收的微波信号经电光调制器调制到激光器产生的相应波长的光载波上，然后经过预加重延时线进入波分复用器，天线阵面的m个通道对应m个不同波长的光载波，每一通道的预加重延时线产生不同的延时，波分复用器将经过调制和预加重延时的光信号复用到一根光纤传输，光信号经光纤放大器放大后通过光分路器，将复用的多波长光信号等功率分配到n路中，由每一路的色散光纤实现不同的延时量，形成不同的波束指向，最终由光电探测器实现光信号到微波信号的转化，m、n为正整数。
[0009]进一步地，所述天线阵面通道数量m根据实际情况进行调整，相应的，不同波长的激光器数量、电光调制器数量及波分复用器通道数量与m保持一致。
[0010]进一步地，所述预加重延时线位于电光调制器与波分复用器之间，每一通道的预加重延时线产生不同的延时，用于阵面天线各通道在不同接收角度下产生延时的预加重，相邻通道间预加重延时线差值与天线阵面最大扫描角度下相邻通道间引入的延时间隔大小相等，符号相反，实现由阵面天线正负角度的接收到光波束形成时单一正角度或者负角度的接收。
[0011]进一步地，所述光分路器通道数量n根据实际波束形成需求数量进行调整。
[0012]进一步地，所述色散光纤用于光波束的形成，每一通道色散光纤形成一个波束，根据需求采用正色散系数光纤或负色散系数光纤。
[0013]本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：(1)与基于可调谐激光器波长扫描的实现方式相比，不需要高性能的可调谐激光器，成本相对较低，并且光波束形成是单通道波束形成体制，对光纤长度的控制精度相对较低；(2)在实现正负角度接收时不再需要同时采用两种正负色散系数的光纤，在保持光波束形成性能的同时，简化了系统结构，降低了系统损耗、体积、重量等，综合效能得到提升。
附图说明
[0014]图1是本专利技术一种基于光纤色散的光波束形成预加重装置的结构框图。
[0015]图2是本专利技术实施例中天线阵面
±
30
°
扫描角度示意图。
[0016]图3是本专利技术实施例中预加重延时前天线阵面各扫描角度下通道延时曲线图。
[0017]图4是本专利技术实施例中预加重延时后天线阵面各通道延时及对应扫描角度曲线图。
[0018]图5是本专利技术实施例中预加重延时前天线阵面扫描方向曲线图。
[0019]图6是本专利技术实施例中预加重延时后天线阵面扫描方向曲线图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0021]结合图1，本专利技术一种基于光纤色散的光波束形成预加重装置，包括天线阵面通道、激光器、电光调制器、预加重延时线、波分复用器、光纤放大器、光分路器、色散光纤、光电探测器；
[0022]天线阵面上每一通道接收的微波信号经电光调制器调制到激光器产生的相应波长的光载波上，然后经过预加重延时线进入波分复用器，天线阵面的m个通道对应m个不同
波长的光载波，每一通道的预加重延时线产生不同的延时，用于阵面天线各通道在不同接收角度下产生延时的预加重，波分复用器将经过调制和预加重延时的光信号复用到一根光纤传输，光信号经光纤放大器放大后通过光分路器，将复用的多波长光信号等功率分配到n路中，由每一路的色散光纤实现不同的延时量，形成不同的波束指向，最终由光电探测器实现光信号到微波信号的转化。
[0023]由于各通道信号在进入色散光纤前已经过前端预加重延时线的预加重，后端由色散光纤形成的波束接收角度相对于阵面天线产生了一定的偏转，实现由阵面天线正负角度的接收到光波束形成时单一正角度或者负角度的接收，此时色散光纤只需能实现正角度或者负角度接收即可，光波束形成时不再同时需要正负色散系数的色散光纤。
[0024]进一步地，所述天线阵面通道数量m可根据实际情况进行调整，相应的不同波长的激光器数量、电光调制器数量及波分复用器通道数量与其保持一致。
[0025]进一步地，所述预加重延时线位于电光调制器与波分复用器之间，其可为固定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤色散的光波束形成预加重装置，其特征在于，包括顺次设置的天线阵面通道、激光器、电光调制器、预加重延时线、波分复用器、光纤放大器、光分路器、色散光纤、光电探测器；天线阵面上每一通道接收的微波信号经电光调制器调制到激光器产生的相应波长的光载波上，然后经过预加重延时线进入波分复用器，天线阵面的m个通道对应m个不同波长的光载波，每一通道的预加重延时线产生不同的延时，波分复用器将经过调制和预加重延时的光信号复用到一根光纤传输，光信号经光纤放大器放大后通过光分路器，将复用的多波长光信号等功率分配到n路中，由每一路的色散光纤实现不同的延时量，形成不同的波束指向，最终由光电探测器实现光信号到微波信号的转化，m、n为正整数。2.根据权利要求1所述的基于光纤色散的光波束形成预加重装置，其特征在于，所述天线阵面通道数量m根据实际情况进行调整，相应的，不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：林桂道，范晶晶，张昀，余博昌，陈奇，
申请(专利权)人：扬州船用电子仪器研究所中国船舶重工集团公司第七二三研究所，
类型：发明
国别省市：