【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及相控阵，具体为一种相控阵同时发射多波形成装置及形成方法。
技术介绍
1、微波光子技术由于其超宽带、抗电磁干扰、重量轻、低功耗等优势，被广泛关注，并积极推动在雷达、通信及电子对抗等电子系统中的应用。在相控阵系统中，基于微波光子技术实现的光控相控阵可实现系统的宽带宽角扫描，以满足民用通信以及现代战争对电子系统高频段、超宽带、宽空域覆盖以及快速扫描的需要。
2、基于不同机理的大量光控波束形成系统先后被提出，其中基于色散效应的光控波束合成系统相对其他原理光控系统具有结构紧凑、设备量小一级易于同时多波束的优势，特别是在发射波束形成系统中。基于色散效应的光控波束形成的色散器件一般由光纤光栅、色散光纤以及波分复用器和光纤的组合等，同时随着光子集成技术的发展，片上的色散光控系统也相继被提出。上述的这些色散光控系统，目前来看，片上的色散光控系统相对插损较大、延时精度目前还不够高。其他色散光控系统在工程应用中，激光器的输出波长会发生抖动导致延时量发生变化。同时由于工作环境温度的变化以及色散通道之间存在温度梯度，阵列通道间的延时量会因为通道间光纤延时路径非共路或者光纤光栅和啁啾光栅的波长反射位置随温度变化，导致相控阵阵列通道间的延时一致性差，从而使得产生的波束主副瓣抑制比下降并且波束指向偏移，特别是在毫米波等高频相控阵系统中，对相邻通道延时精度要求更高，在实际工程应用中难度很大。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：克服激光器输出波长抖动以及环境温度变化对相控阵
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种相控阵同时发射多波形成装置，包括：依次连接的多个双波长激光对、多个光调制器、多个光衰器、光合束器、一分多光耦合器、多个粗分复用器、多个延时通道和多个天线单元；
4、其中，每个延时通道均包括两个光环形器、啁啾光栅、两个探测器、一分二射频功分器和射频功率放大器；粗分复用器分别与两个光环形器连接，以及所述啁啾光栅两端分别所述两个光环形器连接后再分别与所述两个探测器连接，以及所述一分二射频功分器的两端分别与所述两个探测器和所述射频功率放大器连接，射频功率放大器与天线单元连接。
5、优点：通过基于啁啾光栅色散效应的同时，在每个延时通道上增加了一路“共轭”通道，通过将其两个通道信号叠加，可以将激光器波长漂移以及环境温度变化引起的通道间的延时量差的变化，转化为射频信号幅度的变化，同时由于相控阵系统中发射系统，通过射频功率放大器将射频信号放大至饱和态来激励天线单元辐射，从而保证相控阵系统通道间射频激励信号的延时量差或者相位差保持一致的同时，信号的幅度也保持相等，不受通道间存在温度差异的影响，并可以支持多个波束的同时独立扫描，可有效提升相控阵系统的精确扫描能力以及环境适应能力。
6、在本专利技术的一实施例中，所述多个双波长激光对用作射频信号调制的光载波，且所述多个双波长激光对的数目对应同时形成的波束个数的数目；以及每个激光对输出的光载波的波长分别大于和小于啁啾光栅反射波长的中心。
7、在本专利技术的一实施例中，所述多个光调制器的数目对应同时形成的波束个数的数目；不同的双波长激光对输出的光载波信号经过对应连接的光调制器后，将发射的射频信号调制在相应的波长对的光载波上。
8、在本专利技术的一实施例中，所述多个光调制器输出的光信号均连接到相应的光衰器上，光衰器用于根据光信号的波长对光信号进行衰减。
9、在本专利技术的一实施例中，各个光衰器输出的光信号输入到所述光合束器中，将多路的调制光信号合成一路多波长的光信号输出。
10、在本专利技术的一实施例中，所述光合束器输出的多波长光信号再经过所述一分多光耦合器，将该多波长光信号分成等功率的多路信号，且信号的路数与相控阵的天线单元数目相同。
11、在本专利技术的一实施例中，所述一分多光耦合器输出的等功率的每路光信号再均经过每个信号路上的粗分复用器，将光信号按照波长分成上下两路光信号，上路的光信号的波长均大于啁啾光栅的反射中心波长，下路的光信号的波长均小于啁啾光栅的反射中心波长。
12、在本专利技术的一实施例中，所述多个延时通道中，不同延时通道中的啁啾光栅的啁啾率不同，中心反射波长相同；且所述多个延时通道中，光栅的啁啾率依次成倍数的递减。
13、在本专利技术的一实施例中，每个延时通道的上下两路光信号再分别传输到两个光环形器，并经过两个光环形器分别从两端输入到啁啾光栅中，使上下两路多波长信号中的对应光波长，将在啁啾光栅对应的波长位置处进行反射，保证每一路的啁啾光栅的中心波长位置在两个环形器的中间，以使上下两路光信号中的不同的光波长间产生对应的相对色散延时量；经过啁啾光栅反射的两路光信号再经过两个光环行器之后分别输入到两个探测器中，进行光电转换，转换后两路射频信号再输入到一分二射频功分器进行叠加输出；一分二射频功分器输出的射频信号经过射频功率放大器进行功率放的后再分别对天线单元进行激励，从而在空间辐射射频信号进行叠加同时形成多个发射波束。
14、本专利技术还提供一种根据上述所述的相控阵同时发射多波形成装置的多波束形成方法，包括以下步骤：
15、s100，将双波长激光对用作射频信号调制的光载波；
16、s200，双波长激光对输出的光载波信号经过对应连接的光调制器后，将发射的射频信号调制在相应的波长对的光载波上；
17、s300，光衰器接收光调制器输出的光信号，并根据光信号的波长对光信号进行衰减；
18、s400，光合束器将多路衰减的调制后的光信号合成一路多波长的光信号输出；
19、s500，多波长光信号再经过一分多光耦合器，将该多波长光信号分成等功率的多路信号；
20、s600，一分多光耦合器输出的等功率的每路光信号再均经过每个信号路上的粗分复用器，将光信号按照波长分成上下两路光信号，路的光信号的波长均大于啁啾光栅的反射中心波长，下路的光信号的波长均小于啁啾光栅的反射中心波长；
21、s700，每个延时通道的上下两路光信号再分别传输到两个光环形器，并经过两个光环形器分别从两端输入到啁啾光栅中，使上下两路多波长信号中的对应光波长，将在啁啾光栅对应的波长位置处进行反射，保证每一路的啁啾光栅的中心波长位置在两个光环形器的中间，以使上下两路光信号中的不同的光波长间产生对应的相对色散延时量；
22、s800，经过啁啾光栅反射的两路光信号再经过两个光环行器之后分别输入到两个探测器中，进行光电转换，转换后两路射频信号再输入到一分二射频功分器进行叠加输出；
23、s900，一分二射频功分器输出的射频信号经过射频功率放大器进行功率放的后再分别对天线单元进行激励，从而在空间辐射射频信号进行叠加同时形成多个发射波束。
24、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：可是实现同时多个波束的形成，并可克服激光器输本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，包括：依次连接的多个双波长激光对、多个光调制器、多个光衰器、光合束器、一分多光耦合器、多个粗分复用器、多个延时通道和多个天线单元；
2.根据权利要求1所述的相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，所述多个双波长激光对用作射频信号调制的光载波，且所述多个双波长激光对的数目对应同时形成的波束个数的数目；以及每个激光对输出的光载波的波长分别大于和小于啁啾光栅反射波长的中心。
3.根据权利要求1所述的相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，所述多个光调制器的数目对应同时形成的波束个数的数目；不同的双波长激光对输出的光载波信号经过对应连接的光调制器后，将发射的射频信号调制在相应的波长对的光载波上。
4.根据权利要求1所述的相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，所述多个光调制器输出的光信号均连接到相应的光衰器上，光衰器用于根据光信号的波长对光信号进行衰减。
5.根据权利要求1所述的相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，各个光衰器输出的光信号输入到所述光合束器中，将多路的调制光信号合成一路多波长
6.根据权利要求1所述的相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，所述光合束器输出的多波长光信号再经过所述一分多光耦合器，将该多波长光信号分成等功率的多路信号，且信号的路数与相控阵的天线单元数目相同。
7.根据权利要求2所述的相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，所述一分多光耦合器输出的等功率的每路光信号再均经过每个信号路上的粗分复用器，将光信号按照波长分成上下两路光信号，上路的光信号的波长均大于啁啾光栅的反射中心波长，下路的光信号的波长均小于啁啾光栅的反射中心波长。
8.根据权利要求7所述的相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，所述多个延时通道中，不同延时通道中的啁啾光栅的啁啾率不同，中心反射波长相同；且所述多个延时通道中，光栅的啁啾率依次成倍数的递减。
9.根据权利要求7所述的相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，每个延时通道的上下两路光信号再分别传输到两个光环形器，并经过两个光环形器分别从两端输入到啁啾光栅中，使上下两路多波长信号中的对应光波长，将在啁啾光栅对应的波长位置处进行反射，保证每一路的啁啾光栅的中心波长位置在两个环形器的中间，以使上下两路光信号中的不同的光波长间产生对应的相对色散延时量；经过啁啾光栅反射的两路光信号再经过两个光环行器之后分别输入到两个探测器中，进行光电转换，转换后两路射频信号再输入到一分二射频功分器进行叠加输出；一分二射频功分器输出的射频信号经过射频功率放大器进行功率放的后再分别对天线单元进行激励，从而在空间辐射射频信号进行叠加同时形成多个发射波束。
10.一种根据权利要求1-9任一所述的相控阵同时发射多波形成装置的多波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，包括：依次连接的多个双波长激光对、多个光调制器、多个光衰器、光合束器、一分多光耦合器、多个粗分复用器、多个延时通道和多个天线单元；
2.根据权利要求1所述的相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，所述多个双波长激光对用作射频信号调制的光载波，且所述多个双波长激光对的数目对应同时形成的波束个数的数目；以及每个激光对输出的光载波的波长分别大于和小于啁啾光栅反射波长的中心。
3.根据权利要求1所述的相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，所述多个光调制器的数目对应同时形成的波束个数的数目；不同的双波长激光对输出的光载波信号经过对应连接的光调制器后，将发射的射频信号调制在相应的波长对的光载波上。
4.根据权利要求1所述的相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，所述多个光调制器输出的光信号均连接到相应的光衰器上，光衰器用于根据光信号的波长对光信号进行衰减。
5.根据权利要求1所述的相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，各个光衰器输出的光信号输入到所述光合束器中，将多路的调制光信号合成一路多波长的光信号输出。
6.根据权利要求1所述的相控阵同时发射多波形成装置，其特征在于，所述光合束器输出的多波长光信号再经过所述一分多光耦合器，将该多波长光信号分成等功率的多路信号，且信号的路数与相控阵的天线单元数目相同。
7.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：张业斌，王凯，田朝辉，童阳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。