一种波位可调谐的波束形成网络装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及雷达和电子对抗技术领域，特别涉及一种波位可调谐的波束形成网络装置及方法。本发明专利技术中多个激光器阵列发射的激光分别经马赫

【技术实现步骤摘要】
一种波位可调谐的波束形成网络装置及方法


[0001]本专利技术涉及雷达和电子对抗
，特别涉及一种波位可调谐的波束形成网络装置及方法。

技术介绍

[0002]在雷达和电子对抗应用中，通过对一定空域覆盖范围内目标进行探测和干扰是通过发射一定指向的波束来实现的，特别是高分辨雷达成像和电子干扰领域，还需要发射宽带电磁信号，因此要求波束形成网络具有宽带、宽角扫描能力。由于受到孔径效应和孔径渡越时间的限制，传统的相控阵技术无法满足要求。
[0003]人们转而求向基于真延时的光控波束形成技术，包括基于光纤长度、色散光纤、波分复用器、光纤光栅、空间光调制器、集成光波导等。其中基于色散光纤技术体制的光控波束形成网络因其成本低廉、结构简单，加工难度较小，技术相对成熟等综合优势而备受关注。但在实际设计和使用时常面临以下需求：(1)需要同时产生多个覆盖范围广的波束，即具备同时多波束形成能力；(2)需要对其波束指向具有一定的调谐能力以用于大范围扫描；另外，对基于色散光纤技术体制的波束形成网络，其波束指向与色散光纤的色散系数D有关，而D随波长随变化(D＝D(λ))，故实际波束指向与设计值之间存在一定差异，需要对其进行调整，即波束形成网络需要还需具备指向角的微调能力；(3)需要以较小的代价将小的天线阵面(作为大阵的“子阵”)拼成一个大阵(或全阵)以提高目标探测或干扰的能力。对于这些需求的解决，目前仍鲜有报道。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种波位可调谐的波束形成网络装置及方法。本专利技术中多个激光器阵列发射的激光分别经马赫
‑
曾德尔调制器进行强度调制后合为一束，再经放大、路由选择、延时网络和光电转换后完成对待发射信号的解调。本专利技术具有宽带、宽角扫描能力，可同时形成多个波束，并对波束指向进行调谐，同时还具备即可利用全阵也可利用子阵的特点。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种波位可调谐的波束形成网络装置，包括可调激光器A、马赫
‑
曾德尔强度调制器B、1
×
M波分复用器C、光放大器D、1
×
N光分束器E、N路色散延时网络G、光电探测器J，每一路信号输入单元具体结构为：可调激光器A与马赫
‑
曾德尔强度调制器B的光输入接口连接，马赫
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曾德尔强度调制器B的射频输入接口与待发射的射频信号连接，马赫
‑
曾德尔强度调制器B的光输出接口与1
×
M波分复用器C的输入接口连接；其特征在于：1
×
M波分复用器C的输出与光放大器D的输入连接、光放大器D的输出与1
×
N光分束器E的输入连接，1
×
N光分束器的N路输出分别与N路色散延时网络G相连，N路色散延时网络G的每一路包括色散光纤和单模光纤，每一路色散光纤和单模光纤总长度相等；其中N路色散延时网络G分别与N个光电探测器J一一对应连接。
[0006]本专利技术还公开了一种波位可调谐的波束形成网络的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、M个波长可调谐激光器A发射出波长为λ
i
(i＝1,2,
…
,M)的激光入射到马赫
‑
曾德尔调制器B，B将待发射的射频信号调制到光载波上变成M路调制光；
[0008]步骤二、M束调制光分别经波分复用器C后合成一束，并进入光放大器D对其进行放大；
[0009]步骤三、分束器E输出的N路光与N路色散延时网络G相连，N路色散延时网络G的每一路由色散光纤和单模光纤熔接而成，每一路的总长度都相等；
[0010]步骤四、N路色散延时网络G的各路输出与光电探测器J相连，将光信号转换成射频信号。
[0011]本专利技术的有益效果是：(1)波束指向可调；(2)具备同时多波束形成能力，实现大范围空域的同时覆盖：(3)通过光开关即切换可以较小代价选择将小阵拼成大阵(或将子阵拼成全阵)，也可选择利用小阵(或子阵)面，增加了使用的灵活性；(4)宽带信号发射；(5)结构简单、可按需扩展。
附图说明
[0012]图1为全阵发射模式装置的结构示意图。
[0013]图2为全阵发射模式和子阵发射模式可切换装置的结构示意图。
[0014]图3为不同波位的方向图。
[0015]图4为采用50GHz频率间隔的可调激光器调节光载波频率前后的波束指向误差。
[0016]附图标记说明：可调激光器A、马赫
‑
曾德尔强度调制器B、1
×
M波分复用器C、光放大器D、1
×
N光分束器E、1
×
P光分束器F、N路色散延时网络G、P路色散延时网络H、光电探测器J、第一光开关K1、第二光开关组K2、天线单元L。
具体实施方式
[0017]以下结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0018]如图1所示，本专利技术的一种波位可调谐的波束形成网络装置，包括可调激光器A、马赫
‑
曾德尔强度调制器B、1
×
M波分复用器C、光放大器D、1
×
N光分束器E、1
×
P光分束器F、N路色散延时网络G和光电探测器J。M路信号输入单元与1
×
M波分复用器C的输入口连接，每一路信号输入单元的具体结构为：可调激光器A与马赫
‑
曾德尔强度调制器B的光输入接口连接，马赫
‑
曾德尔强度调制器B的射频输入接口与待发射的射频信号连接，马赫
‑
曾德尔强度调制器B的光输出接口与1
×
M波分复用器C的输入接口连接。
[0019]如图1所示，1
×
M波分复用器C的输出与光放大器D的输入连接、光放大器D的输出与1
×
N光分束器E的输入连接，1
×
N光分束器E的N路输出分别与N路色散延时网络G相连，每一路包括色散光纤和单模光纤，色散光纤和单模光纤总长度相等。总长度可以为(N
‑
1)
·
ΔL，此时单模光纤长度为L
1S,i
＝(N
‑
i)
·
ΔL(i＝1,2,
…
,N)，色散光纤的长度为L
1D,i
＝(i
‑
1)
·
ΔL(i＝1,2,
…
,N)，ΔL为色散光纤长度差，采用这样的长度设计，第一路只有单模光纤，最后一路只有色散光纤。每一路色散延时网络后面分别连接光电探测器J，共连接N路光电探测器J。本专利技术可以通过调节激光器的波长，使得每个通道的延时不同，从而产生不同的波束指向。
[0020]如图2所示，作为本专利技术的进一步方案，还包括第一光开关K1、第二光开关组K2和P
路色散延时网络H、1
×
P光分束器F，P小于N，光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波位可调谐的波束形成网络装置，包括可调激光器A、马赫
‑
曾德尔强度调制器B、1
×
M波分复用器C、光放大器D、1
×
N光分束器E、N路色散延时网络G、光电探测器J，每一路信号输入单元具体结构为：可调激光器A与马赫
‑
曾德尔强度调制器B光输入接口连接，马赫
‑
曾德尔强度调制器B的射频输入接口与待发射的射频信号连接，马赫
‑
曾德尔强度调制器B光输出接口与1
×
M波分复用器C输入接口连接；其特征在于：1
×
M波分复用器C的输出与光放大器D的输入连接、光放大器D的输出与1
×
N光分束器E的输入连接，1
×
N光分束器的N路输出分别与N路色散延时网络G相连，N路色散延时网络G的每一路包括色散光纤和单模光纤，每一路色散光纤和单模光纤总长度相等；其中N路色散延时网络G分别与N路光电探测器J一一对应连接。2.根据权利要求1所述的一种波位可调谐的波束形成网络装置，其特征在于：还包括第一光开关K1、第二光开关组K2和P路色散延时网络H，P小于N；光放大器D的输出与第一光开关K1连接，第一光开关K1的输出可选择连接1
×
N光分束器E或1
×
P光分束器F，1
×
P光分束器F与P路色散延时网络H相连，N路色散延时网络G和P路色散延时网络H的输出通过第二光开关组K2与光电探测器J连接，P路色散延时网络H与光电探测器J中的P路对应连接；P路色散延时网络H的每一路色散延时网络包括色散光纤和单模光纤，每一路色散延时网络的色散光纤和单模光纤总长度相等。3.根据权利要求1或2所述的一种波位可调谐的波束形成网络装置，其特征在于：N路色散延时网络G的每一路色散延时网总长度为(N
‑
1)
·
ΔL，单模光纤长度为L
1S,i
＝(N
‑
i)
·
ΔL，色散光纤的长度为L
1D,i
＝(i
‑
1)
·
ΔL(i＝1,2,
…
,N)，ΔL为色散光纤长度差。4.根据权利要求1或2所述的一种波位可调谐的波束形成网络装置，其特征在于：P路色散延时网络H的每一路色散延时网络总长度为(P
‑
1)
·
ΔL，单模光纤长度为L
2S,j
＝(P
‑
j)
·
ΔL，色散光纤长度为L
2D,j
＝(j
‑
1)
·
ΔL(j＝1,2,
…
,P)。5.根据权利要求1或2所述的一种波位可调谐的波束形成网络装置，其特征在于：色散光纤长度差ΔL＝d
·
(sinθ
max
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李悰，张建明，田朝辉，王进军，康玉胜，
申请(专利权)人：武汉滨湖电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：