【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波光子，具体而言，涉及一种高精度可重构延时矩阵及光学波束形成装置。
技术介绍
1、波束形成网络技术是雷达、电子对抗及通信领域的核心技术，通过控制阵列中各个阵元的相位差或真时延差，使波束在空间特定方向实现最大干涉，完成能量的定向发射或接收。传统的相控阵天线采用电学波束形成方法，延时网络由波导和同轴电缆构成，在信号的传输损耗和体积、重量方面都面临困难，而且由于“波束偏斜”效应，难以适应大带宽下的应用。光学波束形成网络通过光路传输微波信号，并在传输过程中对各个延时单元之间的延时差进行控制，利用光学方法完成馈线，具有质量轻、处理速度快、传输损耗低、工作频带宽、抗电磁干扰等固有优势，能够消除相控阵孔径效应，具有“宽带宽角”特性。
2、目前，光波束形成网络主要包括基于光纤物理长度延时、基于光纤色散延时、以及长度延时和色散延时相结合的体制。基于物理长度延时的光学波束形成网络通常采用基于2×2光开关与光波导或光纤级联的方式，通过开关切换进而选择不同的光程，来实现不同的波束指向。针对具有高指向精度及宽空域覆盖范围的应用场景，要求光控相控阵波束网络兼具高延时精度和大延时范围的特点。为了同时实现高延时精度及大延时范围，则需要通过光开关级联更多级的波导或者光纤延时线，从而造成插损的急剧增大。而基于光纤色散延时的波束形成网络，利用了波导色散特性使不同波长光具有不同的延时，常用的延时器件包括色散光纤，光纤光栅等，具有波束连续扫描，延时精度高等优点，但制造工艺通常要求严格，限制了大规模工程应用。
技术实
1、本专利技术旨在提供一种高精度可重构延时矩阵及光学波束形成装置，以解决当前波束形成网络高指向精度与大空域覆盖范围之间相互制约的矛盾。
2、本专利技术提供的一种高精度可重构延时矩阵，包括一个k×k直接光束偏转光开关以及k-1个具有不同延时的波分复用延时单元；
3、直接光束偏转光开关的一组输入端口和输出端口作为高精度可重构延时矩阵的输入端口和输出端口；直接光束偏转光开关的其余k-1个输入端口和输出端口与k-1个波分复用延时单元互联。
4、进一步的，每个波分复用延时单元均由两个波分复用器和互连两个波分复用器的m个延时线构成；m个延时线对应m个激光波长，构成真延时结构。
5、进一步的，k-1个波分复用延时单元延时差依次成等比数列分布，k-1个波分复用延时单元构成的延时差分别为δτ、2δτ、…、2k-2δτ。
6、本专利技术还提供一种光学波束形成装置，包括输出m个激光波长的激光器阵列、波分复用器、电光调制器、光放大器、所述高精度可重构延时矩阵、波分解复用器、含有m个光电探测器的光电探测器阵列、含有m个阵元的阵列有源天线；
7、所述激光器阵列、波分复用器、电光调制器、光放大器、高精度可重构延时矩阵、波分解复用器、光电探测器阵列和阵列有源天线依次连接。
8、进一步的，所述光学波束形成装置的工作方法，包括：
9、s1，激光器阵列产生m个不同波长的光信号；
10、s2，m个不同波长的光信号经波分复用器复用为一路，并输入电光调制器；
11、s3，干扰信号通过电光调制器调制到复用的m个光信号之上；
12、s4，调制后的m个光信号经光放大器放大后注入至高精度可重构延时矩阵；
13、s5，高精度可重构延时矩阵为m个光信号构建不同延时状态，输出的复用光信号经波分解复用器解复用为m个不同波长和延时的光信号；
14、s6，m个不同波长和延时的光信号经光电探测器阵列，解调输出m个电信号，并通过阵列有源天线进行辐射输出。
15、进一步的，步骤s1中，m个不同波长的光信号的波长为：
16、λm＝λ1+(m-1)δλ
17、其中，δλ为相邻两个光信号的波长差。
18、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
19、1、本专利技术通过采用直接光束偏转光开关对一系列延时差具有等比数列关系的波分复用延时单元进行选通与组合，控制多波长光信号的传输路径，产生不同的延迟状态，从而实现了宽带、多比特、可重构的延时矩阵。在保证高精度的同时，极大的提高了延时能力、增加了延时范围，解决了高指向精度与大空域覆盖范围之间相互制约的矛盾。
20、2、本专利技术所采用的主要器材如直接光束偏转光开关及波分复用器等均为成熟的商用器材，技术成熟、可获取性强、性能稳定。基于该高精度可重构延时矩阵的光学波束形成装置具有结构简单、可扩展能力强、指向精度高、大空域覆盖的优势，可广泛应用于军用雷达、通信、电子对抗等装备产品。
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1.一种高精度可重构延时矩阵，其特征在于，包括一个K×K直接光束偏转光开关以及K-1个具有不同延时的波分复用延时单元；
2.根据权利要求1所述的高精度可重构延时矩阵，其特征在于，每个波分复用延时单元均由两个波分复用器和互连两个波分复用器的M个延时线构成；M个延时线对应M个激光波长，构成真延时结构。
3.根据权利要求1所述的高精度可重构延时矩阵，其特征在于，K-1个波分复用延时单元延时差依次成等比数列分布，K-1个波分复用延时单元构成的延时差分别为Δτ、2Δτ、…、2K-2Δτ。
4.一种光学波束形成装置，其特征在于，包括输出M个激光波长的激光器阵列、波分复用器、电光调制器、光放大器、如权利要求1-3任一项所述的高精度可重构延时矩阵、波分解复用器、含有M个光电探测器的光电探测器阵列、含有M个阵元的阵列有源天线；
5.一种如权利要求4所述的光学波束形成装置的工作方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的光学波束形成装置，其特征在于，步骤S1中，M个不同波长的光信号的波长为：
【技术特征摘要】
1.一种高精度可重构延时矩阵，其特征在于，包括一个k×k直接光束偏转光开关以及k-1个具有不同延时的波分复用延时单元；
2.根据权利要求1所述的高精度可重构延时矩阵，其特征在于，每个波分复用延时单元均由两个波分复用器和互连两个波分复用器的m个延时线构成；m个延时线对应m个激光波长，构成真延时结构。
3.根据权利要求1所述的高精度可重构延时矩阵，其特征在于，k-1个波分复用延时单元延时差依次成等比数列分布，k-1个波分复用延时单元构成的延时差分别为δ...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔岩，徐嘉鑫，周涛，杨振，龙敏慧，陈智宇，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：
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