一種光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)及其方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)及其方法。本發(fā)明基于LCoS可調(diào)激光器陣列產(chǎn)生多路波長(zhǎng)可調(diào)激光，在電光調(diào)制器微波信號(hào)被調(diào)制，經(jīng)過(guò)高色散光纖獲得單元延遲后輸入級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)，得到多路延遲量分布，傳輸?shù)焦馓綔y(cè)器，該光探測(cè)器的輸出信號(hào)進(jìn)入電子信號(hào)處理器進(jìn)行電子信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)接收回路信號(hào)處理；獲得延遲處理的調(diào)制光信號(hào)輸入波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件通過(guò)電環(huán)形器由天線(xiàn)單元發(fā)射信號(hào)實(shí)現(xiàn)發(fā)送回路信號(hào)處理。本發(fā)明通過(guò)采用光子技術(shù)產(chǎn)生大量可重構(gòu)和可調(diào)節(jié)的實(shí)時(shí)延遲，并用在微波相控陣的發(fā)送和接收通路的延遲信號(hào)處理中，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射波束的指向控制和用于獲得目標(biāo)信息的接收信號(hào)處理。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于微波光子學(xué)領(lǐng)域技術(shù)，特別是一種光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二十世紀(jì)中期，人們開(kāi)始了以相控陣天線(xiàn)取代機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)天線(xiàn)的技術(shù)革命，一方面，相控陣因其靜止不動(dòng)的天線(xiàn)和可控電子波束掃描的特點(diǎn)而具有機(jī)械天線(xiàn)無(wú)法取得的高性能和廣泛應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。今天，相控陣系統(tǒng)已經(jīng)在雷達(dá)、通信、電子戰(zhàn)、導(dǎo)航等國(guó)防與民用領(lǐng)域中得到了全面的應(yīng)用。另一方面，隨著來(lái)自應(yīng)用的需求對(duì)相控陣天線(xiàn)系統(tǒng)性能不斷提高要求，今天的微波工程硬件和系統(tǒng)如果只采用電子技術(shù)則由于其有限的信號(hào)響應(yīng)速度和帶寬已不能滿(mǎn)足不斷提高的要求([I ] Hunter D.B.,Minasian R.A.，uPhotonic signalprocessing of microwave signals using an active-fiber Bragg-grating-pairstructure，，，IEEE Transact1ns on Microwave Theory and Techniques ,Vol.45 ,N0.8,pp.1463-1466，1997.[2]A.J.Seeds,K.J.Wi Iliams,“Microwave Photonics/’Journal ofLightwave Technology，Vol.24,N0.12，pp.4628_4641,2006.)，這可以從微波光子學(xué)領(lǐng)域眾多文獻(xiàn)中看出，因此必須以光子技術(shù)來(lái)協(xié)助微波電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高的性能，其中，采用光子技術(shù)的實(shí)時(shí)延遲線(xiàn)可以在高速和寬帶、電磁兼容、損耗、體積和重量等指標(biāo)上全面達(dá)到應(yīng)用要求([3]D.Jager，“Microwave photonics—Past，present，and future，” IEEEMicrowave Magazine,Vol.10,N0.4,pp.154-154,2009.[4]1.GasuIlajJ.Lloret,J.Sancho, S.Sales, J.Capmany, uRecent Breakthroughs in Microwave Photonics，，，IEEEPhotonics Journal,Vo1.3,N0.2,pp.311-315,2011.[5]B.VidaI,T.Mengual，C.1banez-Lopez，J.Marti，“Photonic Beamformer with True Time Delay and Phase Control forLarge Antenna Arrays，，，Lasers and Electro-Optics Society,2006.19th AnnualMeeting of the IEEE，pp.412-413，2006.)，例如，早期用切割和控制光纖長(zhǎng)度的方法、后來(lái)用光纖光柵以串聯(lián)或并聯(lián)的方式對(duì)單波長(zhǎng)或多波長(zhǎng)微波光調(diào)制信號(hào)延遲，或者采用色散延遲線(xiàn)方法，等等。然而，對(duì)于具有大量天線(xiàn)單元的微波相控陣系統(tǒng)，一個(gè)具有可重構(gòu)性和可調(diào)節(jié)的實(shí)用的微波信號(hào)發(fā)送和接收的光子實(shí)時(shí)延遲分布的實(shí)現(xiàn)還是具有很多技術(shù)困難([6]E.1.AckermanjC-H-Coxj uOptimizat1n of photonic transmit/receive moduleperformance,^Microwave Photonics ,2009.MffP ’09.Internat1nal Topical Meetingon,pp.1-4,2009.[7]M.Shen and R.A.Minasian，“Linearizat1n Processing of aNovel Short Time-Delay WDM Superposed Fibre Bragg Grating IEEE PhotonicsTechnology Letters,Vol.14，N0.12，pp.1707-1709，2002.[8]L.Pierno，A.M.F1reI1，A.SecchijM.Dispenzaj uFibre optics in radar systems!Advantages andachievements，，，2015IEEE Radar Conference(RadarCon)，pp.1627-1633，2015.)，這些困難主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是短至幾皮秒的多延遲量通過(guò)控制光纖長(zhǎng)度或在結(jié)構(gòu)上安排分立元件都是不現(xiàn)實(shí)的，另一個(gè)是對(duì)單路延遲量的調(diào)節(jié)和對(duì)大量延遲分布的動(dòng)態(tài)改變是困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種用于發(fā)送和接收的微波信號(hào)延遲處理的光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)及其方法，通過(guò)光子技術(shù)去產(chǎn)生大量可重構(gòu)和可調(diào)節(jié)的實(shí)時(shí)延遲，并用在微波相控陣的發(fā)送和接收通路的延遲信號(hào)處理中，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射波束的指向控制和接收信號(hào)處理從而獲得目標(biāo)信息。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種光子微波相控陣收發(fā)方法，基于LCoS可調(diào)激光器陣列產(chǎn)生多路波長(zhǎng)可調(diào)激光，在電光調(diào)制器微波信號(hào)被調(diào)制，信號(hào)經(jīng)過(guò)高色散光纖獲得單元延遲后輸入級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)，得到多路延遲量分布，傳輸?shù)焦馓綔y(cè)器，該光探測(cè)器的輸出信號(hào)進(jìn)入電子信號(hào)處理器進(jìn)行電子信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)接收回路信號(hào)處理;獲得延遲處理的信號(hào)輸入波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件后通過(guò)電環(huán)形器由天線(xiàn)單元發(fā)射信號(hào)實(shí)現(xiàn)發(fā)送回路信號(hào)處理。
[0005]—種光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)，包括基于LCoS的可調(diào)激光器陣列、信號(hào)收發(fā)回路、高色散光纖、級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)、波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件；
[0006]在發(fā)送通路上，信號(hào)收發(fā)回路與微波信號(hào)源和波形發(fā)生器連接，波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件與相控陣系統(tǒng)的天線(xiàn)連接；
[0007]在接收通路上，信號(hào)收發(fā)回路與相控陣系統(tǒng)的天線(xiàn)連接，波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件與后置電子信號(hào)處理器連接；
[0008]基于LCoS的可調(diào)激光器陣列產(chǎn)生多路波長(zhǎng)可調(diào)激光，在電光調(diào)制器微波信號(hào)被調(diào)制，經(jīng)過(guò)高色散光纖后輸入級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)，得到多路信號(hào)延遲量分布，再輸入波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件得到電的信號(hào)延遲量分布；
[0009]所述基于LCoS的可調(diào)激光器陣列、信號(hào)收發(fā)回路、級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)、微波信號(hào)源和波形發(fā)生器、后置電子信號(hào)處理器都由控制計(jì)算機(jī)的程序和指令控制，即LCoS由其LCoS程序驅(qū)動(dòng)和控制，從而實(shí)現(xiàn)激光波長(zhǎng)選擇和幅度調(diào)節(jié);信號(hào)收發(fā)回路、級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)由控制計(jì)算機(jī)指令控制其光開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)收發(fā)系統(tǒng)的通路的開(kāi)和關(guān)以及在子陣上延遲量;微波信號(hào)源和波形發(fā)生器、后置電子信號(hào)處理器由控制計(jì)算機(jī)控制，從而輸出需要的微波信號(hào)和波形，以及后置電子信號(hào)處理器需要的控制信號(hào)。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):(I)相控陣系統(tǒng)對(duì)延遲信號(hào)分布的要求通過(guò)采用本發(fā)明的光子微波信號(hào)收發(fā)技術(shù)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)微波相控陣發(fā)射波束指向控制和接收波束延遲補(bǔ)償從而進(jìn)行波束合成的重要功能。(2)由于該技術(shù)采用液晶硅處理器(LCoS)實(shí)現(xiàn)多路波長(zhǎng)可調(diào)激光器，結(jié)合色散光纖的使用，可以實(shí)現(xiàn)延遲量和延遲分布的可調(diào)節(jié)性和可重構(gòu)性，從而系統(tǒng)可以智能化工作。(3)該延遲技術(shù)結(jié)合級(jí)聯(lián)階躍延遲線(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)高精度和大延遲動(dòng)態(tài)范圍。(4)每只LCoS芯片同時(shí)處理多路發(fā)送和接收微波信號(hào)，每路微波信號(hào)的幅度可以由LCoS調(diào)節(jié)和控制，實(shí)現(xiàn)波束形成處理中需要的信號(hào)幅度加權(quán)。(5)具有擴(kuò)展的靈活性，即當(dāng)需要擴(kuò)展應(yīng)用于有更多天線(xiàn)單元的微波相控陣系統(tǒng)中時(shí)，系統(tǒng)只需要增加LCoS數(shù)目用于更多的子陣。(6)能夠采用集成工藝設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，如采用硅光子集成技術(shù)，從而可以取得高可靠性和高性?xún)r(jià)比，并且更易于工作在高頻波段。采用本發(fā)明的光子技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)微波相控陣延遲信號(hào)處理，從而幫助實(shí)現(xiàn)微波相控陣系統(tǒng)的更高的性能和更尖端的應(yīng)用。(7)采用液晶硅處理器(LCoS)實(shí)現(xiàn)多路波長(zhǎng)可調(diào)激光器，其本征的kHz調(diào)諧速度可以通過(guò)采用其它技術(shù)以置換，如調(diào)諧激光二極管(LD)陣列，從而可以實(shí)現(xiàn)更高速的延遲調(diào)節(jié)和延遲分布的重構(gòu)。
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是在相控陣系統(tǒng)中采用本發(fā)明的光子微波收發(fā)系統(tǒng)的示意圖。
[0013]圖2是用于產(chǎn)生和調(diào)節(jié)16路實(shí)時(shí)延遲信號(hào)的一個(gè)2DLCoS處理器的分區(qū)和波長(zhǎng)選擇示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明光子微波收發(fā)系統(tǒng)的一種具體實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明光子微波相控陣收發(fā)方法，是基于LCoS可調(diào)激光器陣列產(chǎn)生多路波長(zhǎng)可調(diào)激光，在電光調(diào)制器微波信號(hào)被調(diào)制，信號(hào)經(jīng)過(guò)高色散光纖獲得單元延遲后輸入級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)，得到多路延遲量分布，傳輸?shù)焦馓綔y(cè)器，該光探測(cè)器的輸出信號(hào)進(jìn)入電子信號(hào)處理器進(jìn)行電子信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)接收回路信號(hào)處理;獲得延遲處理的信號(hào)輸入波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件后通過(guò)電環(huán)形器由天線(xiàn)單元發(fā)射信號(hào)實(shí)現(xiàn)發(fā)送回路信號(hào)處理。
[0016]結(jié)合圖1，本發(fā)明光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)，包括基于LCoS的可調(diào)激光器陣列、信號(hào)收發(fā)回路、高色散光纖、級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)、波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件；
[0017]在發(fā)送通路上，信號(hào)收發(fā)回路與微波信號(hào)源和波形發(fā)生器連接，波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件與相控陣系統(tǒng)的天線(xiàn)連接；
[0018]在接收通路上，信號(hào)收發(fā)回路與相控陣系統(tǒng)的天線(xiàn)連接，波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件與后置電子信號(hào)處理器連接；
[0019]基于LCoS的可調(diào)激光器陣列產(chǎn)生多路波長(zhǎng)可調(diào)激光，在電光調(diào)制器微波信號(hào)被調(diào)制，經(jīng)過(guò)高色散光纖后輸入級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)，得到多路信號(hào)延遲量分布，再輸入波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件得到電的信號(hào)延遲量分布；
[0020]所述基于LCoS的可調(diào)激光器陣列、信號(hào)收發(fā)回路、級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)、微波信號(hào)源和波形發(fā)生器、后置電子信號(hào)處理器都由控制計(jì)算機(jī)的程序和指令控制，即LCoS由其LCoS程序驅(qū)動(dòng)和控制，從而實(shí)現(xiàn)激光波長(zhǎng)選擇和幅度調(diào)節(jié);信號(hào)收發(fā)回路、級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)由控制計(jì)算機(jī)指令控制其光開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)收發(fā)系統(tǒng)的通路的開(kāi)和關(guān)以及在子陣上延遲量;微波信號(hào)源和波形發(fā)生器、后置電子信號(hào)處理器由控制計(jì)算機(jī)控制，從而輸出需要的微波信號(hào)和波形，以及后置電子信號(hào)處理器需要的控制信號(hào)。
[0021 ] 本發(fā)明可以米用LCoS2、第一透鏡3、體光柵4、第二透鏡5、光纖陣列6、三端口光纖環(huán)形器7、EDFA8、第一光纖耦合器9構(gòu)成基于LCoS的可調(diào)激光器陣列，其中三端口光纖環(huán)形器7、EDFA8、第一光纖耦合器9依次連接構(gòu)成激光振蕩回路；
[0022]來(lái)自于EDFA8的光信號(hào)依次通過(guò)三端口光纖環(huán)形器7和光纖陣列6進(jìn)入第二透鏡5成為準(zhǔn)直光，然后通過(guò)體光柵4的波長(zhǎng)分開(kāi)，再經(jīng)過(guò)第一透鏡3照射到LCoS2上相應(yīng)分區(qū)上；在該分區(qū)上的激光光斑由控制計(jì)算機(jī)I的程序?qū)爻碳す庠诳臻g兩維上分別進(jìn)行波長(zhǎng)選擇和強(qiáng)度控制，該激光通過(guò)第一光纖耦合器9輸出。
[0023]本發(fā)明可以米用第一光開(kāi)關(guān)10、第一電光調(diào)制器11、第二光纖親合器12、n xl的光纖耦合器13、第二光開(kāi)關(guān)16、第二電光調(diào)制器17、第三光纖耦合器18、信號(hào)發(fā)生器19、電環(huán)形器15、陣列天線(xiàn)14構(gòu)成用于微波信號(hào)發(fā)送和接收的信號(hào)收發(fā)回路，η是天線(xiàn)單元數(shù)和并行處理路數(shù)。
[0024]接收通路工作(接收工作狀態(tài))時(shí)，第一電光調(diào)制器11、電環(huán)形器15、天線(xiàn)14依次相連，第一光開(kāi)關(guān)10、第一電光調(diào)制器11、第二光纖耦合器12依次連接，該接收通路均與n xl的光纖親合器13連接，該n xl的光纖親合器13、第二光開(kāi)關(guān)16、第三光纖親合器18依次相連。發(fā)送通路工作(發(fā)送工作狀態(tài))時(shí)，第二電光調(diào)制器17與信號(hào)發(fā)生器19連接，第一光開(kāi)關(guān)10與第二光纖耦合器12連接，該接收通路均與n xl的光纖耦合器13連接，該n xl的光纖耦合器13、第二光開(kāi)關(guān)16、第二電光調(diào)制器17、第三光纖親合器18依次相連。
[0025]本發(fā)明可以采用光子延遲線(xiàn)與光開(kāi)關(guān)連接形成光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)，兩級(jí)以上光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)串聯(lián)形成級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)。以光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)由五級(jí)光開(kāi)關(guān)延遲線(xiàn)串聯(lián)形成為例進(jìn)行說(shuō)明，即第三光開(kāi)關(guān)21與第一延遲線(xiàn)22串聯(lián)構(gòu)成一級(jí)，第四光開(kāi)關(guān)23與第二延遲線(xiàn)24串聯(lián)構(gòu)成二級(jí)，第五光開(kāi)關(guān)25與第三延遲線(xiàn)26串聯(lián)構(gòu)成三級(jí)，第六光開(kāi)關(guān)27與第四延遲線(xiàn)28串聯(lián)構(gòu)成四級(jí)，第七光開(kāi)關(guān)29與第五延遲線(xiàn)30串聯(lián)構(gòu)成五級(jí)。
[0026]本發(fā)明可以采用1x2光開(kāi)關(guān)31分別連接波分去復(fù)用器32、光電探測(cè)器34，該波分去復(fù)用器32連接光電探測(cè)器33，lx2光開(kāi)關(guān)31、波分去復(fù)用器32、光電探測(cè)器33、光電探測(cè)器34構(gòu)成波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件。
[0027]結(jié)合圖2和圖3，為了實(shí)現(xiàn)上述光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種具體的收發(fā)系統(tǒng)，包括控制計(jì)算機(jī)1、LCoS2、第一透鏡3、體光柵4、第二透鏡5、光纖陣列6、三端口光纖環(huán)形器7、EDFA (摻t耳光纖放大器)8、第一光纖親合器9、第一光開(kāi)關(guān)10、第一電光調(diào)制器11、第二光纖親合器12、n xl的光纖親合器13、第二光開(kāi)關(guān)16、第二電光調(diào)制器17、第三光纖親合器18、信號(hào)發(fā)生器19、HDF20、級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)、1x2光開(kāi)關(guān)31、波分去復(fù)用器32、光電探測(cè)器33、光電探測(cè)器34;所述LCoS2、第一透鏡3、體光柵4、第二透鏡5、光纖陣列6、三端口光纖環(huán)形器7、EDFA8、第一光纖耦合器9構(gòu)成基于LCoS可調(diào)激光器陣列。天線(xiàn)單元14、電子環(huán)形器15、第一光開(kāi)關(guān)10、第一電光調(diào)制器11、第二光纖親合器12、n xl的光纖親合器13、第二光開(kāi)關(guān)16、第二電光調(diào)制器17、第三光纖親合器18、信號(hào)發(fā)生器19構(gòu)成用于微波信號(hào)發(fā)送和接收的信號(hào)收發(fā)回路，η是天線(xiàn)單元數(shù)和并行處理路數(shù)。
[0028]所述控制計(jì)算機(jī)I與LCoS2連接，三端口光纖環(huán)形器7、EDFA8、第一光纖耦合器9依次連接構(gòu)成一路激光振蕩回路，第一光開(kāi)關(guān)10、第一電光調(diào)制器11、第二光纖親合器12依次連接構(gòu)成一路接收通路，每一路激光振蕩回路連接一路接收通路，每一陣列天線(xiàn)(由天線(xiàn)單元14、電環(huán)形器15構(gòu)成)與第一電光調(diào)制器11依次連接;至少有四路激光振蕩回路，每路激光振蕩回路均與光纖陣列6連接，各路均與n xl的光纖耦合器13連接，該n xl的光纖耦合器13、第二光開(kāi)關(guān)16、第二電光調(diào)制器17、第三光纖耦合器18依次相連，在發(fā)送通路，信號(hào)發(fā)生器19與第二電光調(diào)制器17連接。
[0029]延遲線(xiàn)與光開(kāi)關(guān)連接形成光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)，兩個(gè)以上光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)串聯(lián)形成級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)；第三光纖耦合器18通過(guò)HDF(高色散光纖)20與級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)一端連接，該級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)另一端與1x2光開(kāi)關(guān)31連接，該1x2光開(kāi)關(guān)31分別連接波分去復(fù)用器32、光電探測(cè)器34，該波分去復(fù)用器32連接光電探測(cè)器33，各光電探測(cè)器33連接一個(gè)電環(huán)形器15，各電環(huán)形器15分別連接一個(gè)天線(xiàn)單元14和各發(fā)送通路的電光調(diào)制器；1x2光開(kāi)關(guān)31、波分去復(fù)用器32、光電探測(cè)器33、光電探測(cè)器34構(gòu)成發(fā)送和接收的波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件。
[0030]在每路激光振蕩回路和接收通路開(kāi)關(guān)中，來(lái)自EDFA8的光信號(hào)通過(guò)三端口光纖環(huán)形器7和光纖陣列6進(jìn)入第二透鏡5成為準(zhǔn)直光，然后通過(guò)體光柵4的波長(zhǎng)分開(kāi)，再經(jīng)過(guò)第一透鏡3照射到LCoS2上相應(yīng)分區(qū)上;在該分區(qū)上的激光光斑由控制計(jì)算機(jī)I的程序?qū)爻碳す庠诳臻g兩維上分別進(jìn)行波長(zhǎng)選擇和強(qiáng)度控制，該激光通過(guò)第一光纖耦合器9輸出，進(jìn)入第一光開(kāi)關(guān)10，該第一光開(kāi)關(guān)10由控制計(jì)算機(jī)I的指令控制其工作狀態(tài)，如果是接收狀態(tài)，來(lái)自天線(xiàn)單元14、電環(huán)形器15的信號(hào)到第一電光調(diào)制器11進(jìn)行電光調(diào)制，并經(jīng)過(guò)第二光纖耦合器12進(jìn)入n xl的光纖耦合器13，再經(jīng)過(guò)第二光開(kāi)關(guān)16和第三光纖耦合器18，在通過(guò)HDF20獲得單元延遲和級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)得到每個(gè)波長(zhǎng)調(diào)制光信號(hào)的延遲量后，傳輸?shù)?x2光開(kāi)關(guān)31和光探測(cè)器34，該光探測(cè)器34的輸出信號(hào)進(jìn)入電子信號(hào)處理器進(jìn)行電子信號(hào)處理;在發(fā)送狀態(tài)，來(lái)自激光器的光信號(hào)依次與第一光開(kāi)關(guān)10、第二光纖耦合器12、n xl的光纖親合器13和第二光開(kāi)關(guān)16連接，信號(hào)發(fā)生器19的微波信號(hào)和波形輸入第二電光調(diào)制器17，通過(guò)第三光纖耦合器18輸出并通過(guò)HDF20獲得單元延遲后，經(jīng)過(guò)級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)后得到每個(gè)波長(zhǎng)調(diào)制光信號(hào)的延遲量，級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)中所有光開(kāi)關(guān)與控制計(jì)算機(jī)I連接，并由控制計(jì)算機(jī)I控制，該延遲量進(jìn)入1x2光開(kāi)關(guān)31，然后進(jìn)入波分去復(fù)用器32，并經(jīng)由光電探測(cè)器33后再通過(guò)電環(huán)形器15由天線(xiàn)單元14發(fā)射。
[0031]結(jié)合圖2，其中基于LCoS可調(diào)激光器陣列是對(duì)LCoS進(jìn)行分區(qū)形成的陣列，對(duì)每一個(gè)分區(qū)的激光輸出在空間一維進(jìn)行波長(zhǎng)選擇，即對(duì)來(lái)自m)FA的寬帶信號(hào)波長(zhǎng)在該方向上通過(guò)程序指令進(jìn)行選擇，在另一維即反射波束空間定位方向通過(guò)光耦合偏置實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度控制；LCoS在兩維方向根據(jù)需要為2n個(gè)天線(xiàn)單元均勻分成2n個(gè)分區(qū)，以用于產(chǎn)生2n路的激光，η是η彡2的整數(shù)。
[0032]本發(fā)明光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)，基于LCoS可調(diào)激光器陣列中本征具有kHz調(diào)諧速度的LCoS采用調(diào)諧激光二極管LD陣列替換，同時(shí)省去部件第一透鏡3、體光柵4、第二透鏡
5、光纖陣列6、三端口光纖環(huán)形器7、EDFA(摻餌光纖放大器)8、第一光纖耦合器9，即控制計(jì)算機(jī)1、LCoS2、第一光開(kāi)關(guān)10、第一電光調(diào)制器11、第二光纖親合器12依次相連，其他與上述內(nèi)容相同。
[0033]實(shí)施例
[0034]下面以256個(gè)天線(xiàn)單元的微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。采用16個(gè)LCoS執(zhí)行全系統(tǒng)收發(fā)實(shí)時(shí)延遲信號(hào)處理，每個(gè)LCoS執(zhí)行和處理對(duì)應(yīng)于16個(gè)天線(xiàn)單元的16路光信號(hào)并完成這些光信號(hào)的波長(zhǎng)選擇和輸出耦合控制的功能。每個(gè)LCoS處理的16路信號(hào)延遲用作為一個(gè)子陣內(nèi)單元延遲，因此共16個(gè)子陣。這樣的組合結(jié)構(gòu)完成256個(gè)單元天線(xiàn)所需要的所有延遲量和延遲分布。
[0035]如圖2所示，本發(fā)明光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)采用具有大量像素(即在分布電壓下的液晶單元)的二維LCoS，對(duì)每一邊像素?cái)?shù)目在1024或更多的LCoS的有源像素面進(jìn)行16均勾分區(qū)而實(shí)現(xiàn)用一個(gè)LCoS產(chǎn)生16路激光信號(hào)。在每個(gè)分區(qū)內(nèi)由計(jì)算機(jī)程序控制在一個(gè)方向上的波長(zhǎng)調(diào)諧，而在另一個(gè)方向上控制輸出耦合和光強(qiáng)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)16路激光器，它們的光強(qiáng)度和波長(zhǎng)都可以調(diào)節(jié)和改變，這樣的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0036]本發(fā)明設(shè)定對(duì)256個(gè)天線(xiàn)單元的相控陣采用本發(fā)明進(jìn)行收發(fā)通路微波延遲信號(hào)處理，對(duì)于更多天線(xiàn)單元的相控陣系統(tǒng)，可采用類(lèi)似方法執(zhí)行(只需要增加更多的LCoS處理器、增加并行處理通路，由一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制即可實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)延遲調(diào)節(jié)和重構(gòu)功能)。該相控陣收發(fā)系統(tǒng)使用16個(gè)LCoS，每個(gè)LCoS執(zhí)行16個(gè)天線(xiàn)單元的單元可調(diào)延遲線(xiàn)，與級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)共同提供每個(gè)天線(xiàn)單元需要的總量延遲。收發(fā)通路由電環(huán)形器15、第一光開(kāi)關(guān)10、第二光開(kāi)關(guān)16和1X2光開(kāi)關(guān)31執(zhí)行收發(fā)轉(zhuǎn)換，所有光開(kāi)關(guān)由計(jì)算機(jī)I的指令和定時(shí)信號(hào)控制。
[0037]16路可調(diào)激光的每路由兩部分組成，一部分是由分別執(zhí)行光信號(hào)的波長(zhǎng)選擇和幅度控制的16個(gè)分區(qū)的LCoS2、第一透鏡3和第二透鏡5、體光柵4和光纖陣列6組成，這樣的光學(xué)結(jié)構(gòu)使得光束在其間往返傳輸、由體光柵4執(zhí)行多波長(zhǎng)光信號(hào)在空間的分開(kāi)。
[0038]另一部分每路激光初始信號(hào)來(lái)自摻鉺光纖放大器(EDFA)8，EDFA產(chǎn)生的光信號(hào)經(jīng)由一個(gè)分配比9:1的第一光纖親合器9、一個(gè)三端口光纖環(huán)形器7、和LCoS-第一透鏡3-體光柵4-第二透鏡5-光纖陣列6的光學(xué)處理結(jié)構(gòu)形成激光諧振回路，該回路由一個(gè)包括EDFA8、第一光纖親合器9和三端口光纖環(huán)形器7的單向信號(hào)環(huán)路和一個(gè)由LCoS2、第一透鏡3和第二透鏡5、體光柵4和光纖陣列6組成的雙向信號(hào)處理結(jié)構(gòu)兩部分構(gòu)成，其中光纖陣列6和三端口光纖環(huán)形器7起到連接這兩部分的作用。
[0039]上述每路激光的波長(zhǎng)由LCoS2和控制計(jì)算機(jī)I執(zhí)行和選擇需要產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)，并執(zhí)行輸出到光纖陣列6指定光纖端口光功率的調(diào)節(jié)。波長(zhǎng)調(diào)節(jié)和光功率調(diào)節(jié)分別由LCoS2被劃分區(qū)域上的空間二維信號(hào)處理完成，其中一維用來(lái)選擇被散射光譜的波長(zhǎng)，另一維被用來(lái)進(jìn)行空間光波束定向控制，LCoS2這樣的二維信號(hào)處理的工作由計(jì)算機(jī)I程序和指令控制，從而使得該技術(shù)具有時(shí)延及其分布的可調(diào)節(jié)性和可重構(gòu)性。
[0040]每路產(chǎn)生的激光由第一光纖耦合器9的輸出口進(jìn)入一個(gè)由第一光開(kāi)關(guān)10、第一電光調(diào)制器11和第二光纖耦合器12構(gòu)成的雙路結(jié)構(gòu)。當(dāng)系統(tǒng)工作在接收狀態(tài)時(shí)，第一光開(kāi)關(guān)10接通調(diào)制器通路，來(lái)自對(duì)應(yīng)天線(xiàn)單元14的微波回波信號(hào)經(jīng)微波環(huán)形器15到達(dá)第一電光調(diào)制器11，被微波調(diào)制的光信號(hào)從第二光纖耦合器12輸出。當(dāng)系統(tǒng)工作在發(fā)送狀態(tài)時(shí)，第一光開(kāi)關(guān)10接通無(wú)調(diào)制器的直通通路，激光信號(hào)直接從第二光纖耦合器12輸出。第一光開(kāi)關(guān)10狀態(tài)由計(jì)算機(jī)的程序和指令控制。
[0041]所有16路對(duì)應(yīng)于收發(fā)狀態(tài)的微波調(diào)制的不同波長(zhǎng)的激光信號(hào)傳輸?shù)揭粋€(gè)16x1的光纖親合器13而合為一路。
[0042]來(lái)自16x1的光纖親合器13的光信號(hào)輸入到一個(gè)雙路結(jié)構(gòu)，即由第二光開(kāi)關(guān)16、第二電光調(diào)制器17和第三光纖耦合器18構(gòu)成的雙路結(jié)構(gòu)。當(dāng)系統(tǒng)工作在發(fā)送狀態(tài)時(shí)，第二光開(kāi)關(guān)16接通調(diào)制器通路，來(lái)自信號(hào)發(fā)生器19的微波信號(hào)到達(dá)第二電光調(diào)制器17，被微波調(diào)制的光信號(hào)從第三光纖耦合器18輸出。當(dāng)系統(tǒng)工作在接收狀態(tài)時(shí)，第二光開(kāi)關(guān)16接通無(wú)調(diào)制器的直通通路，激光信號(hào)直接從第三光纖耦合器18輸出。第二光開(kāi)關(guān)16狀態(tài)由計(jì)算機(jī)的程序和指令控制。
[0043]來(lái)自第三光纖親合器18的調(diào)制光信號(hào)被輸入一段HDF20，來(lái)自不同激光器的不同波長(zhǎng)的被微波調(diào)制的光信號(hào)被延遲，其延遲量由信號(hào)波長(zhǎng)以及HDF 20的色散參數(shù)和長(zhǎng)度決定，結(jié)合其后的子陣延遲，達(dá)到天線(xiàn)單元延遲量的要求。
[0044]從HDF20輸出的光信號(hào)進(jìn)入一個(gè)級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)光纖延遲線(xiàn)結(jié)構(gòu)即從第三光開(kāi)關(guān)21、第四光開(kāi)關(guān)23、第五光開(kāi)關(guān)25、第六光開(kāi)關(guān)27、到第七光開(kāi)關(guān)29以完成16個(gè)天線(xiàn)單元的整體延遲即子陣延遲的選擇?？傃舆t數(shù)目為2~個(gè)，其中N是級(jí)聯(lián)的開(kāi)關(guān)延遲線(xiàn)的數(shù)目，所以圖3所示的級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)光纖延遲線(xiàn)結(jié)構(gòu)可提供25 = 32個(gè)不同的延遲值，每個(gè)開(kāi)關(guān)光纖延遲線(xiàn)的延遲值從第一延遲線(xiàn)22、第二延遲線(xiàn)24、第三延遲線(xiàn)26、第四延遲線(xiàn)28、到第五延遲線(xiàn)30分別為最小延遲值τ、2τ、3τ、4τ、和5τ，τ和N的值由相控陣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)確定。計(jì)算機(jī)的程序和指令控制每一級(jí)光開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)即接通延遲線(xiàn)或是直接傳輸，從而也賦予了該延遲信號(hào)處理系統(tǒng)在子陣上的可重構(gòu)性和可調(diào)節(jié)性。
[0045]該級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)光纖延遲線(xiàn)輸出信號(hào)連接一個(gè)1x2光開(kāi)關(guān)31完成對(duì)產(chǎn)生的延遲信號(hào)進(jìn)行選擇傳輸從而用于微波信號(hào)的發(fā)送通路和接收通路。1x2光開(kāi)關(guān)31狀態(tài)由計(jì)算機(jī)的程序和指令控制。
[0046]當(dāng)系統(tǒng)在發(fā)送工作狀態(tài)下，1x2光開(kāi)關(guān)31的輸出接到一個(gè)波分去復(fù)用器32，從而輸入的多波長(zhǎng)激光信號(hào)在波分去復(fù)用器32的輸出成為16路具有需要的延遲值的不同波長(zhǎng)的激光信號(hào)。
[0047]波分去復(fù)用器32的輸出分別連接到16個(gè)光電探測(cè)器33，從而光電探測(cè)器33的輸出微波信號(hào)可以在放大后送至天線(xiàn)單元14發(fā)射出去。
[0048]當(dāng)系統(tǒng)在接收工作狀態(tài)下，1x2光開(kāi)關(guān)31的輸出接到一個(gè)光電探測(cè)器34。對(duì)相控陣收發(fā)系統(tǒng)該16個(gè)天線(xiàn)單元之外其它天線(xiàn)單元采用其它15個(gè)LCoS和如上所述的相應(yīng)的其它結(jié)構(gòu)進(jìn)行與上述類(lèi)似的延遲信號(hào)處理，這樣共16路多波長(zhǎng)延遲信號(hào)分別輸入光電探測(cè)器陣列34中的對(duì)應(yīng)的16個(gè)光電探測(cè)器之一，光電探測(cè)器陣列34的16路輸出信號(hào)包含了對(duì)應(yīng)于256個(gè)天線(xiàn)單元的256個(gè)不同的延遲信號(hào)，從而可以提供給后置的電子信號(hào)處理器做進(jìn)一步處理并得出目標(biāo)信息。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光子微波相控陣收發(fā)方法，其特征在于基于LCoS可調(diào)激光器陣列產(chǎn)生多路波長(zhǎng)可調(diào)激光，在電光調(diào)制器微波信號(hào)被調(diào)制，信號(hào)經(jīng)過(guò)高色散光纖獲得單元延遲后輸入級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)，得到多路延遲量分布，傳輸?shù)焦馓綔y(cè)器，該光探測(cè)器的輸出信號(hào)進(jìn)入電子信號(hào)處理器進(jìn)行電子信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)接收回路信號(hào)處理;獲得延遲處理的信號(hào)輸入波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件后通過(guò)電環(huán)形器由天線(xiàn)單元發(fā)射信號(hào)實(shí)現(xiàn)發(fā)送回路信號(hào)處理。2.—種光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于包括基于LCoS的可調(diào)激光器陣列、信號(hào)收發(fā)回路、高色散光纖、級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)、波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件； 在發(fā)送通路上，信號(hào)收發(fā)回路與微波信號(hào)源和波形發(fā)生器連接，波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件與相控陣系統(tǒng)的天線(xiàn)連接； 在接收通路上，信號(hào)收發(fā)回路與相控陣系統(tǒng)的天線(xiàn)連接，波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件與后置電子信號(hào)處理器連接； 基于LCoS的可調(diào)激光器陣列產(chǎn)生多路波長(zhǎng)可調(diào)激光，在電光調(diào)制器微波信號(hào)被調(diào)制，經(jīng)過(guò)高色散光纖后輸入級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)，得到多路信號(hào)延遲量分布，再輸入波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件得到電的信號(hào)延遲量分布； 所述基于LCoS的可調(diào)激光器陣列、信號(hào)收發(fā)回路、級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)、微波信號(hào)源和波形發(fā)生器、后置電子信號(hào)處理器都由控制計(jì)算機(jī)的程序和指令控制，即LCoS由其LCoS程序驅(qū)動(dòng)和控制，從而實(shí)現(xiàn)激光波長(zhǎng)選擇和幅度調(diào)節(jié);信號(hào)收發(fā)回路、級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)由控制計(jì)算機(jī)指令控制其光開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)收發(fā)系統(tǒng)的通路的開(kāi)和關(guān)以及在子陣上延遲量;微波信號(hào)源和波形發(fā)生器、后置電子信號(hào)處理器由控制計(jì)算機(jī)控制，從而輸出需要的微波信號(hào)和波形，以及后置電子信號(hào)處理器需要的控制信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于LCoS(2)、第一透鏡(3)、體光柵(4)、第二透鏡(5)、光纖陣列(6)、三端口光纖環(huán)形器(7)、EDFA(8)、第一光纖親合器(9)構(gòu)成基于LCoS的可調(diào)激光器陣列，其中三端口光纖環(huán)形器(7)、EDFA(8)、第一光纖耦合器(9)依次連接構(gòu)成激光振蕩回路； 來(lái)自于EDFA(S)的光信號(hào)依次通過(guò)三端口光纖環(huán)形器(7)和光纖陣列(6)進(jìn)入第二透鏡(5)成為準(zhǔn)直光，然后通過(guò)體光柵(4)的波長(zhǎng)分開(kāi)，再經(jīng)過(guò)第一透鏡(3)照射到LCoS(2)上相應(yīng)分區(qū)上;在該分區(qū)上的激光光斑由控制計(jì)算機(jī)(I)的程序?qū)爻碳す庠诳臻g兩維上分別進(jìn)行波長(zhǎng)選擇和強(qiáng)度控制，該激光通過(guò)第一光纖耦合器(9)輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于第一光開(kāi)關(guān)(10)、第一電光調(diào)制器(11)、第二光纖耦合器(12)、n xl的光纖耦合器(13)、第二光開(kāi)關(guān)(16)、第二電光調(diào)制器(17)、第三光纖耦合器(18)、信號(hào)發(fā)生器(19)、電環(huán)形器(15)、天線(xiàn)單元(14)構(gòu)成用于微波信號(hào)發(fā)送和接收的信號(hào)收發(fā)回路，η是天線(xiàn)單元數(shù)和并行處理路數(shù)； 接收通路工作時(shí)，第一電光調(diào)制器(U)、電環(huán)形器(15)、天線(xiàn)(14)依次相連，第一光開(kāi)關(guān)(10)、第一電光調(diào)制器(11)、第二光纖耦合器(12)依次連接，該接收通路均與n xl的光纖耦合器(13)連接，該n xl的光纖耦合器(13)、第二光開(kāi)關(guān)(16)、第三光纖耦合器(18)依次相連； 發(fā)送通路工作時(shí)，第二電光調(diào)制器(17)與信號(hào)發(fā)生器(19)連接，第一光開(kāi)關(guān)(10)與第二光纖耦合器(12)連接，該接收通路均與n xl的光纖耦合器(13)連接，該n xl的光纖耦合器(13)、第二光開(kāi)關(guān)(16)、第二電光調(diào)制器(17)、第三光纖耦合器(18)依次相連。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于光子延遲線(xiàn)與光開(kāi)關(guān)連接形成光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)，兩個(gè)以上光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)串聯(lián)形成級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)由五級(jí)光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)串聯(lián)形成，即第三光開(kāi)關(guān)(21)與第一延遲線(xiàn)(22)串聯(lián)構(gòu)成一級(jí)，第四光開(kāi)關(guān)(23)與第二延遲線(xiàn)(24)串聯(lián)構(gòu)成二級(jí)，第五光開(kāi)關(guān)(25)與第三延遲線(xiàn)(26)串聯(lián)構(gòu)成三級(jí)，第六光開(kāi)關(guān)(27)與第四延遲線(xiàn)(28)串聯(lián)構(gòu)成四級(jí)，第七光開(kāi)關(guān)(29)與第五延遲線(xiàn)(30)串聯(lián)構(gòu)成五級(jí)。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于1x2光開(kāi)關(guān)(31)分別連接波分去復(fù)用器(32)、光電探測(cè)器(34)，該波分去復(fù)用器(32)連接光電探測(cè)器(33)，1χ2光開(kāi)關(guān)(31)、波分去復(fù)用器(32)、光電探測(cè)器(33)、光電探測(cè)器(34)構(gòu)成波分去復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換部件。8.—種光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于包括控制計(jì)算機(jī)(I)、LCoS(2)、第一透鏡(3)、體光柵(4)、第二透鏡(5)、光纖陣列(6)、三端口光纖環(huán)形器(7)、EDFA(8)、第一光纖親合器(9)、第一光開(kāi)關(guān)(10)、第一電光調(diào)制器(11)、第二光纖耦合器(12)、n xl的光纖耦合器(13)、第二光開(kāi)關(guān)(16)、第二電光調(diào)制器(17)、第三光纖耦合器(18)、信號(hào)發(fā)生器(19)、HDF(20)、級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)、1x2光開(kāi)關(guān)(31)、波分去復(fù)用器(32)、光電探測(cè)器(33)、光電探測(cè)器(34); 所述控制計(jì)算機(jī)(I)與LCoS(2)連接，三端口光纖環(huán)形器(7)、EDFA(8)、第一光纖耦合器(9)依次連接構(gòu)成一路激光振蕩回路，第一光開(kāi)關(guān)(10)、第一電光調(diào)制器(11)、第二光纖耦合器(12)依次連接構(gòu)成一路接收通路，每一路激光振蕩回路連接一路接收通路，每一陣列天線(xiàn)與第一電光調(diào)制器(11)依次連接;至少有四路激光振蕩回路，每路激光振蕩回路均與光纖陣列(6)連接，各路均與n xl的光纖耦合器(13)連接，該n xl的光纖耦合器(13)、第二光開(kāi)關(guān)(16)、第二電光調(diào)制器(17)、第三光纖耦合器(18)依次相連，在發(fā)送通路，信號(hào)發(fā)生器(19)與第二電光調(diào)制器(17)連接； 延遲線(xiàn)與光開(kāi)關(guān)連接形成光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)，兩個(gè)以上光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)串聯(lián)形成級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)；第三光纖耦合器(18)通過(guò)HDF20與級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)一端連接，該級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)子陣延遲線(xiàn)另一端與1x2光開(kāi)關(guān)(31)連接，該1x2光開(kāi)關(guān)(31)分別連接波分去復(fù)用器(32)、光電探測(cè)器(34)，該波分去復(fù)用器(32)連接光電探測(cè)器(33)，各光電探測(cè)器(33)連接一個(gè)電環(huán)形器(15)，各電環(huán)形器(15)分別連接一個(gè)天線(xiàn)單元(14); 在每路激光振蕩回路和接收通路開(kāi)關(guān)中，來(lái)自EDFA(8)的光信號(hào)通過(guò)三端口光纖環(huán)形器(7)和光纖陣列(6)進(jìn)入第二透鏡(5)成為準(zhǔn)直光，然后通過(guò)體光柵(4)的波長(zhǎng)分開(kāi)，再經(jīng)過(guò)第一透鏡(3)照射到LCoS(2)上相應(yīng)分區(qū)上;在該分區(qū)上的激光由控制計(jì)算機(jī)(I)的程序?qū)爻碳す庠诳臻g兩維上分別進(jìn)行波長(zhǎng)選擇和強(qiáng)度控制，該激光通過(guò)第一光纖耦合器(9)輸出，進(jìn)入第一光開(kāi)關(guān)(10)，該第一光開(kāi)關(guān)(10)由控制計(jì)算機(jī)(I)的指令控制其工作狀態(tài)，如果是接收狀態(tài)，來(lái)自天線(xiàn)單元(14)、電環(huán)形器(15)的信號(hào)到第一電光調(diào)制器(11)進(jìn)行電光調(diào)制，并經(jīng)過(guò)第二光纖耦合器(12)進(jìn)入n xl的光纖耦合器(13)，再經(jīng)過(guò)第二光開(kāi)關(guān)(16)和第三光纖耦合器(18)，在通過(guò)HDF(20)獲得單元延遲和級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)得到每個(gè)波長(zhǎng)調(diào)制光信號(hào)的延遲量后，傳輸?shù)?x2光開(kāi)關(guān)(31)和光探測(cè)器(34)，該光探測(cè)器(34)的輸出信號(hào)進(jìn)入電子信號(hào)處理器進(jìn)行電子信號(hào)處理;在發(fā)送狀態(tài)，來(lái)自激光器的光信號(hào)依次與第一光開(kāi)關(guān)(10)、第二光纖親合器(12)、n xl的光纖親合器(13)和第二光開(kāi)關(guān)(16)連接，信號(hào)發(fā)生器(19)的微波信號(hào)和波形輸入第二電光調(diào)制器(17)，通過(guò)第三光纖耦合器(18)輸出并通過(guò)HDF(20)獲得單元延遲后，經(jīng)過(guò)級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)后得到每個(gè)波長(zhǎng)調(diào)制光信號(hào)的延遲量，級(jí)聯(lián)光開(kāi)關(guān)的子陣延遲線(xiàn)中所有光開(kāi)關(guān)與控制計(jì)算機(jī)(I)連接，并由控制計(jì)算機(jī)(I)控制，該延遲量進(jìn)入1x2光開(kāi)關(guān)(31)，然后進(jìn)入波分去復(fù)用器(32)，并經(jīng)由光電探測(cè)器(33)后再通過(guò)電環(huán)形器(15)由天線(xiàn)單元(14)發(fā)射。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于基于LCoS可調(diào)激光器陣列是對(duì)LCoS進(jìn)行分區(qū)形成的陣列，對(duì)每一個(gè)分區(qū)的激光輸出在空間一維進(jìn)行波長(zhǎng)選擇，即對(duì)來(lái)自H)FA的寬帶信號(hào)波長(zhǎng)在該方向上通過(guò)程序指令進(jìn)行選擇，在另一維即反射波束空間定位方向通過(guò)光耦合偏置實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度控制;LCoS在兩維方向根據(jù)需要為2"個(gè)天線(xiàn)單元均勻分成2n個(gè)分區(qū)，以用于產(chǎn)生2n路的激光，n>2。10.根據(jù)權(quán)利要求2或8所述的光子微波相控陣收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于基于具有kHz響應(yīng)速度的LCoS可調(diào)激光器陣列采用調(diào)諧激光二極管LD陣列替換。
【文檔編號(hào)】H04B10/572GK106027134SQ201610344452
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】沈明亞
【申請(qǐng)人】揚(yáng)州大學(xué)