CN103684605B - 一种基于微波光子的综合孔径辐射计多路信号传输系统 - Google Patents

Abstract

一种基于微波光子的综合孔径辐射计多路信号传输系统，包括多路接收前端、多路光发射机、多路光纤以及光接收机；多路接收前端通过天线完成多路射频微波辐射信号的接收，之后通过低噪声放大模块后将接收信号放大，多路光发射机模块将放大后的射频信号调制到光上，通过多路光纤将光信号从各个光发射机传输至光接收机，光接收机再将光信号变换为射频信号输出，完成综合孔径微波辐射计多路射频信号传输。本发明通过采用微波光子技术，将综合孔径微波辐射计分布式的接收前端所传输的射频信号进行传输，大大提高了多路射频信号传输的幅度和相位一致性。该方法实现简单、可靠性高，为综合孔径微波辐射计未来应用打下关键基础。

Description

一种基于微波光子的综合孔径辐射计多路信号传输系统

技术领域

本发明涉及一种基于微波光子的综合孔径微波辐射计多路射频信号传输系统，属于微波遥感领域。

背景技术

综合孔径微波辐射计是一种新体制的微波辐射计，利用小口径天线合成大的观测口径，这样可以避免大口径天线的重量、体积和扫描对平台的要求以及加工等方面的困难，有效地解决空间分辨率和观测幅宽之间的矛盾，易于星载应用。综合孔径微波辐射计需要将各个天线臂上的多路接收前端传输至中心处理单元，由于多个接收前端与中心处理单元间距远，并且天线臂需要进行展开，所以需要在保证多路射频信号高幅度、相位一致性的传输的基础上，兼顾天线展开需求以及重量要求。

目前，综合孔径微波辐射计多路信号的传输系统目前主要采用两种系统完成。（1）多路数字光纤传输方式，在天线臂上完成微波信号接收并进行了数字采样，通过光纤将采样后的数字信号传输至中心舱内，再通过数字模块进行解调；（2）通过同轴电缆的多路射频信号传输方式，综合孔径微波辐射计天线接收的射频信号通过同轴电缆传输至中心接收机。

上述方法的不足之处在于：（1）对于多路数字光纤传输方式，采集器分布在各个接收单元上，这样增加了时钟同步的难度，并且不能够保证传输过程中高幅度相位一致性的要求，需要通过定标来进行解决；由于采用了分布式信号采集方法，导致天线臂体积增大，系统重量增大。（2）对于同轴电缆的多路射频信号传输方式，由于多路信号的传输路径不同，其幅度、相位一致性不好保证；同轴电缆体积较大，重量较大，不利于多路信号传输使用；同轴电缆拐弯半径以及体积限制，导致在轨天线臂展开困难。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于微波光子的综合孔径辐射计多路信号传输系统，提高了综合孔径微波辐射计多路信号传输的幅度和相位一致性，本发明实现简单、可靠性高。

本发明的技术解决方案是：

一种基于微波光子的综合孔径辐射计多路信号传输系统包括：多个接收前端、多个光发射机、多个光纤和多个光接收机；

其中，单个接收前端包括1个天线、1个隔离器以及1个低噪声放大模块；光发射机包括匹配电路1、高速激光器以及自动功率控制电路；光接收机包括匹配电路2、高速光电探测器以及微波放大器；

接收前端通过天线接收微波辐射信号，并将该辐射信号传输给隔离器用于抑制接收前端的反向信号，隔离器将该辐射信号传输给低噪声放大模块，低噪声放大模块将接收到的辐射信号放大到一定电平（-35dBm--50dBm），并将放大后的信号输出到至光发射机；

光发射机的自动功率控制电路接收到接收前端输出的辐射信号后将该辐射信号的功率调整到高速激光器的线性工作区，并将该辐射信号传输给高速激光器，高速激光器将该辐射信号调制到光信号上，并将该光信号耦合到光纤输出；匹配电路1位于自动功率控制电路与接收前端之间用于完成接收前端与光发射机之前的阻抗匹配；

光纤将接收的光信号传输至光接收机；所述的光纤通过调整自身长度用于保证多路信号的相位一致性；

光接收机将接收到的光信号通过高速光电探测器完成光信号与微波辐射信号的转换，再经过微波放大器将该辐射信号放大到一定电平（-35dBm--50dBm）输出，进而完成综合孔径微波辐射计多路射频信号传输，所述的微波放大器将该辐射信号放大到一定电平输出用于保证多路信号传输的幅度一致性；匹配电路2位于高速光电探测器与微波放大器用于完成高速高探测器与微波放大器的阻抗匹配。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

（1）本发明通过采用微波光子技术传输综合孔径微波辐射计多路射频信号，克服现有方法的局限性，提高了综合孔径微波辐射计多路信号传输的高幅度、相位一致性。

（2）本发明采用微波光子技术实现微波辐射计的设计，使得本系统传输路径的温度稳定强，系统稳定，可靠性更高，同时电磁隔离性较强。

附图说明

图1为本发明系统架构示意图；

图2为本发明接收前端组成框图；

图3为本发明光发射机组成框图；

图4为本发明光接收机组成框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。

本发明提供了一种基于微波光子的综合孔径辐射计多路信号传输系统，用于保证综合孔径微波辐射计多路射频信号传输的高幅度、相位一致性。如图1所示为本发明的系统包括：多个接收前端、多个光发射机、多个光纤和多个光接收机；其中：

如图2所示，单个接收前端包括1个天线、1个隔离器以及1个低噪声放大器模块，天线采用微带天线，低噪声放大器模块增益大约50dB，噪声系数<1.5dB。

接收前端实现功能为：

a、接收来自场景的微波辐射信号；

b、通过隔离器消除接收通道反向噪声；

c、通过低噪声放大模块放大天线输出信号至一定电平，保证在光反射机输入的动态范围内；

接收前端通过天线接收微波辐射信号，并将该辐射信号传输给隔离器用于抑制接收前端的反向信号，隔离器将该辐射信号传输给低噪声放大模块，低噪声放大模块将接收到的辐射信号放大到一定电平（-35dBm--50dBm），并将放大后的信号输出到至光发射机。

如图3所示，光发射模块包括匹配电路1，高速激光器以及自动功率控制电路（APC电路），其中匹配电路1是完成接收前端与光发射机之前的阻抗匹配，光发射机的自动功率控制电路接收到接收前端输出的辐射信号后将该辐射信号的功率调整到高速激光器的线性工作区，并将该辐射信号传输给高速激光器，高速激光器将该辐射信号调制到光信号上，并将该光信号耦合到光纤输出；高速激光器采用高频InGaAsP激光二极管实现。

光纤将接收的光信号传输至光接收机；所述的光纤通过调整自身长度用于保证多路信号的相位一致性（多个光发射机通过光纤传输到光接收机的信号必须保证相位一致性，相位一致性通过调整多个光纤的长度来保证）。

如图4所示，光接收机包括匹配电路2高速光电探测器以及微波放大器；

光接收机将接收到的光信号通过高速光电探测器完成光信号与微波辐射信号的转换，再经过微波放大器将该辐射信号放大到一定电平（-35dBm--50dBm）输出，进而完成综合孔径微波辐射计多路射频信号传输，所述的微波放大器将该辐射信号放大到一定电平输出用于保证多路信号传输的幅度一致性；匹配电路2完成高速高探测器与微波放大器的阻抗匹配

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (1)

1.一种基于微波光子的综合孔径辐射计多路信号传输系统，其特征在于包括：多个接收前端、多个光发射机、多个光纤和多个光接收机；

其中，单个接收前端包括1个天线、1个隔离器以及1个低噪声放大模块；光发射机包括匹配电路1、高速激光器以及自动功率控制电路；光接收机包括匹配电路2、高速光电探测器以及微波放大器；

接收前端通过天线接收微波辐射信号，并将该辐射信号传输给隔离器用于抑制接收前端的反向信号，隔离器将该辐射信号传输给低噪声放大模块，低噪声放大模块将接收到的辐射信号放大到一定电平，并将放大后的信号输出至光发射机；

光发射机的自动功率控制电路接收到接收前端输出的辐射信号后将该辐射信号的功率调整到高速激光器的线性工作区，并将该辐射信号传输给高速激光器，高速激光器将该辐射信号调制到光信号上，并将该光信号耦合到光纤输出；匹配电路1位于自动功率控制电路与接收前端之间用于完成接收前端与光发射机之间的阻抗匹配；

光纤将接收的光信号传输至光接收机；所述的光纤通过调整自身长度用于保证多路信号的相位一致性；

光接收机将接收到的光信号通过高速光电探测器完成光信号与微波辐射信号的转换，再经过微波放大器将该辐射信号放大到一定电平输出，进而完成综合孔径微波辐射计多路射频信号传输，所述的微波放大器将该辐射信号放大到一定电平输出用于保证多路信号传输的幅度一致性；匹配电路2位于高速光电探测器与微波放大器用于完成高速高探测器与微波放大器的阻抗匹配；

一定电平为-35dBm--50dBm。