CN108140248B

CN108140248B - 用于测向和测频的分布式阵列

Info

Publication number: CN108140248B
Application number: CN201680057729.XA
Authority: CN
Inventors: J·木拉蔻希; C·许茨; G·施奈德; 守源·史
Original assignee: Phase Sensitive Innovations Inc
Current assignee: Phase Sensitive Innovations Inc
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2021-10-29
Anticipated expiration: 2036-08-03
Also published as: US10009098B2; US10218438B2; EP3332389A4; US20170041068A1; WO2017024074A1; US20190190599A1; EP3332389A1; EP3332389B1; CN108140248A; US10911142B2; US20190020410A1

Abstract

一种光学成像系统和方法，通过利用调制的光束之间的干涉在k‑空间中重建RF源。该系统和方法涉及利用光检测器记录由具有不相等的长度的光纤传送的RF调制光束产生的干涉图案。光检测器记录干涉，并且使用已知的层析成像重建方法的计算分析被执行，以在k‑空间中重建RF源。

Description

用于测向和测频的分布式阵列

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年8月3日申请的美国临时申请No.62/200,626的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本文所描述的主题和相关示例性实施方式涉及如美国专利No.7,965,435和美国专利公开No.2016/0006516中所描述的成像接收器的改进和扩展，每个专利的公开的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

许多现有的天线阵列都无法在没有显著滤波或其它处理的情况下检测入射RF(射频)信号的位置和频率。在这样的系统中，接收的宽带辐射被分到多个窄带信道，这些信道被单独处理以确定信息内容，并且，可能的话，确定所接收的辐射的到达角(AoA)。这种处理要求高速接收器的存储器筛选大量的数据以搜索感兴趣的信号。成像接收器可以依靠分布式孔径来对入射电磁辐射进行采样，入射电磁辐射然后被上变频(up-converted)到用于传送和处理的光域。上变频处理保留光域中的射频(RF)波的相位和振幅信息，由此允许RF场景的光学重建。然而，成像接收器中的光学重建(图像传感器上的光信号的空间位置)取决于RF波的频率。因此，当存在要同时处理的不同RF频率的源时，它们在现实世界中的位置不能事先由成像接收器明确地识别。

发明内容

本文描述的示例性实施方式提供了新颖的方法，以从范围在100MHz至300GHz之间的接收的电磁辐射提取关于射频(RF)发射器的信息。示例性实施方式可以提供载波频率、振幅和到达角(AoA)的实时、同时确定。在一些示例性实施例中，瞬时带宽(IBW)可接近100GHz。凭借增益大于用于伴随这种宽IBW所增加的热噪声的补偿的天线阵列，可以在不牺牲信噪比(SNR)的情况下实现这种能力。光学方法可以使得阵列的整个能视域(即，其最大强度束控制范围(full beam steering range))能够被实时连续地检测和处理。

一种光学成像接收器的一个示例性实施方式包括：相控阵天线，其具有以第一图案布置并被配置为从至少一个RF源接收RF信号的多个天线元件；以及多个电光调制器，对应于所述多个天线元件，每个调制器被配置为利用接收的RF信号来调制光载波以生成多个调制的光信号。成像接收器还包括多个光信道(optical channel)，其被配置为承载多个调制的光信号并且被配置为在光信号之间引起干涉(interference)，多个光信道中的每一个具有输出端以将相应的调制的光信号从对应的光信道中发射出来。多个光信道的输出端以与天线阵列的第一图案不对应的第二图案布置。还包括用于记录光信号干涉的多个光检测器和用于根据记录的干涉在k-空间中在计算上重建RF源的模块。

一种光学成像接收器的另一个示例性实施方式包括：相控阵天线，其包括以第一图案布置并被配置为从至少一个RF源接收RF信号的多个天线元件；多个电光调制器，对应于所述多个天线元件，每个调制器被配置为利用接收的RF信号来调制光载波以生成多个调制的光信号。还包括以与天线阵列的第一图案对应的第二图案布置的多个光纤，其中多个光纤中的各个光纤具有不同的长度；以及多个光检测器，用于在光信号从它们各自的光纤中释放之后记录在自由空间中发生的光信号干涉。提供了一个模块，用于根据记录的干涉在k-空间中在计算上重建RF源。

一种由成像接收器使用的成像方法的示例性实施方式，包括：在包括以第一图案布置的多个天线元件的相控阵天线处接收入射RF信号；以及将从多个天线元件中的每一个接收的RF信号调制到光载波上以生成多个调制的光信号。该方法还包括将多个调制的光信号引导到多个光信道，该多个光信道被配置为在光信号之间引起干涉。多个光信道中的每一个具有输出端以将相应的调制的光信号从对应的光信道中发射出来，多个光信道的输出端以与天线阵列的第一图案不对应的第二图案布置。该方法进一步包括提供多个光检测器以记录光信号干涉，并根据记录的干涉在k-空间中在计算上重建RF源。

一种由成像接收器使用的成像方法的另一示例性实施方式，包括：在包括以第一图案布置的多个天线元件的相控阵天线处接收入射RF信号；以及将从多个天线元件中的每一个接收的RF信号调制到光载波上以生成多个调制的光信号。该方法还包括使用多个光纤，所述多个光纤以与天线阵列的第一图案对应的第二图案布置，所述光纤具有不同的长度。该方法进一步包括提供多个光检测器以在光信号从它们各自的光纤中释放之后记录在自由空间中发生的光信号干涉，并根据记录的干涉在k-空间中在计算上重建RF源。

另一示例性实施方式包括：天线阵列，包括以第一图案布置并被配置为接收RF辐射的多个天线元件；多个电光调制器，对应于所述多个天线元件，每个调制器被配置为利用所接收的RF辐射来调制光载波以生成多个调制的光信号；多个光信道，被配置为承载所述多个调制的光信号；多个光学相位调整装置，对应于多个光信道；以第二图案布置的多个光信道输出端，其中所述第二图案是第一图案的按比例缩放的且基本上平面化的版本；装置，其用于在所接收的RF辐射的波前与用于至少一些不同的光信道的光信道输出端之间引起(effect)基本上不相等的时间延迟；复合光信道，其耦接到多个光信道输出端并且被配置为在调制的光信号之间引起干涉；以及用于记录光束干涉的多个光检测器；其中，多个光学相位调整装置可以被调整为基本上消除由于RF辐射的选定频率下的不相等的时间延迟而引起的不相等的RF相位延迟。

多个光信道可以包括多个光纤；并且用于引起不相等的时间延迟的装置可以包括长度不相等的光纤或真延时(true-time-delay)元件。

用于引起不相等的时间延迟的装置可以包括具有第一图案非共面的元件。

该系统还可以包括装置以在与选定频率基本上不同的频率下基本上抑制接收的RF辐射。

多个光检测器可以形成阵列并且/或者包括图像传感器。

附图说明

图1A是根据本发明的方面的RF接收器的图示；

图1B是根据本发明的方面的RF接收器的另一图示；

图2A、2B和2C是用于与图1A或图1B的RF接收器一起使用的组件的框图；

图2D示出了其中检测器可以实时捕获RF场景(RF scene)的选定频率的图像的实施例的细节；

图3A、3B和3C是示出由图1的成像接收器检测到的各种RF平面波的示意图；

图4是示出成像接收器的k-空间表示的示意图；

图5是示出广义成像接收器的示意图；

图6是RF场景重建的图形表示；

图7描绘了在图6的重建中使用的空间-时间孔径的采样；

图8是示出布置为接收所有接收的RF辐射的离轴入射的成像接收器的示意图；

图9描绘了图8的接收器配置中的k-空间的投影；

图10是示出用于AoA/频率消歧的两个离轴成像接收器的组合的示意图；

图11A是示出由两个阵列执行的3D k-矢量空间的可视化的示意图；

图11B是示出通过视觉立体成像执行的3D现实空间的可视化的示意图；

图12是示出利用交错阵列的用于3D k-空间重建的双重阵列的示意图；

图13描绘了具有两组投影线的立体成像器的k-空间表示；

图14是示出具有两个RF成像轴的单个阵列的示意图；

图15是示出具有共享光学重建系统的双重成像接收器的示意图；以及

图16是由根据所公开的示例性实施方式的成像接收器执行的方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图在下文中更全面地描述本公开，在附图中示出了各种示例性实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的实例示例性实施方式。这些实例示例性实施方式仅仅是示例性的，并且许多实施方式和变形是可能的，其不需要本文提供的细节。还应该强调的是，该公开提供了可替代实例的细节，但是这种替代方案的列表并不是详尽的。此外，在各种实例之间的细节的任何一致性不应被解释为要求这样的细节，列出本文描述的每个特征的每个可能的变化是不切实际的。在确定本发明的要求时应参考权利要求的语言。

尽管本文描述的附图可以使用诸如“一个示例性实施方式”或“某些示例性实施方式”的语言来提及，但是这些附图和它们的对应说明不旨在与其它附图或说明相互排斥，除非上下文如此表示。因此，来自某些附图的某些方面可以与其它附图中的某些特征相同，和/或某些附图可以是特定示例性实施方式的不同表示或不同部分。

本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施方式的目的，而不旨在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“所述”旨在也包括复数形式。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合，并且可以缩写为“/”。

应明白的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”或“包含”具体指明所描述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。

还应明白的是，当元件被称为“连接”或“耦接”到另一元件或“在”另一元件“上”时，它可以直接连接或耦接到另一元件或在另一元件上，或者可以存在介于中间的元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一元件时，或者与另一元件“碰触”或“接触”时，不存在介于中间的元件。用于描述元件之间关系的其它词语应该以类似的方式解释(例如，“之间”)。除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还应明白的是，诸如通常使用的字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关领域和/或本申请的上下文中的含义一致的含义，除非在此明确地如此定义，否则不会在理想化或过于正式的意义上解释。

如所公开的技术领域中的传统技术那样，依据功能块、单元和/或模块，在附图中描述和示例出了特征和示例性实施方式。本领域技术人员将认识到，这些块、单元和/或模块是由诸如逻辑电路、分立元件、微处理器、硬连线电路、存储器元件、布线连接等的电子(或光学)电路物理上实现的，这些电路可以使用基于半导体的制造技术或其它制造技术来形成。在由微处理器或类似装置实现的块、单元和/或模块的情况下，可以使用软件(例如微码)对它们进行编程以执行本文所讨论的各种功能，并且可以选择性地由固件和/或软件驱动。或者，每个块、单元和/或模块可以由专用硬件或作为执行某些功能的专用硬件和处理器(例如，一个或多个编程微处理器和相关电路)的组合来实现，以执行其它功能。而且，在不脱离本发明构思的范围的情况下，示例性实施方式的每个块、单元和/或模块可以物理地分成两个或更多个交互和分立的块、单元和/或模块。此外，在不脱离本发明构思的范围的情况下，示例性实施方式的块、单元和/或模块可以物理地组合成更复杂的块、单元和/或模块。

本公开的多个方面涉及用于改进宽带射频(RF)相控阵接收器的设备和相关方法。本文描述的实施例可以实时确定信号的到达角(AoA)和频率。实施例的多个方面提供了一种信号检测机制，其中RF信号通过由相控阵列的天线元件驱动的光纤耦合电光调制器而被上变频。这种转换会在由激光器提供的光载波上产生边带(sideband)。这些光边带在功率上基本上与入射到每个天线单元的RF功率成比例，并且还保存了入射RF信号所承载的相位。该RF上变频允许光边带用于重建场景中的RF能量图像。

在图1A和1B中描绘了根据本发明的方面的成像接收器100，其中类似或相似的元件由相同的附图标记标识。所示例的成像接收器100是相控阵接收器。成像接收器100包括耦接到接收器内的各种组件的处理器200，以实现本文所述的功能。处理器可以是通用处理器(例如，诸如PC的通用计算机的一部分)或专用处理器(例如，数字信号处理器(DSP)、FPGA(现场可编程门阵列))。处理器可以配置有软件以控制成像接收器100的组件。本领域技术人员根据本文的描述将理解用于成像接收器100的合适处理器的变形。

相控阵天线110，例如如图1B的示例所示的以第一图案布置的M个天线元件120的稀疏阵列，接收来自外部源的RF信号。这里进一步描述M个天线元件120的布置的各种图案，并且可以包括平面布置、符合非平面三维表面(例如，交通工具的表面，诸如飞机或直升机的壳体)的共形布置、规则间隔布置(例如，以二维阵列规则间隔)或不规则间隔阵列。虽然图1A和1B中所示的天线元件120是喇叭形天线，但是本领域技术人员应明白，可以使用各种天线装置。在天线元件120处采样的RF信号被用于调制M路激光分束。电光(EO)调制器130耦接到每个天线元件120并且接收其用于将在每个天线元件120处接收的RF能量转换到光域的分裂激光束的分支。它通过调制由激光器125产生的光(载波)束来实现(图1A、图1B、图2A)。如图2B所示例的，时变调制在频域上表现其本身为在源激光器操作的原始载频(或波长)侧面的一组边带，这将在下面更详细地讨论。结果，在RF域中辐射的能量出现在光域中作为载波频率的边带。RF信号向光域的这种上变频可以是相干的，使得存在于RF中的所有相位和振幅信息被保存在光边带中。光上变频中的这种相干保存特性允许使用光学装置恢复RF信号到达角。

如图1B所示，包含激光载波波长和具有印记RF信号的边带的调制的光束通过光纤140传送到小透镜阵列150(图1B)，小透镜阵列150被耦接到以第二图案布置的光纤140的输出端141。第二图案可以或可以不以缩小比例模仿或对应于RF天线的阵列的第一图案。

图2C示出了光纤140的输出端，其以可以与图1的天线元件120的图案相对应的图案布置。从小透镜阵列150处的光纤140的输出端141开始，光束在自由空间中传播，不再由光纤引导，并且形成组合光束160，其中从光纤输出端发出的光发生干涉。尽管该实施例示出了电光调制器130和小透镜阵列150之间的常规光纤140，但是本领域技术人员应认识到，也可以使用其它光波导或信道。类似地，尽管该实施例示出了使用自由空间作为用于从光纤140的输出端发出的光形成复合光束160和185的信道，但是本领域技术人员应认识到，其它光信道可以用于形成复合光束160和/或185。

如图1B所示，各个光束从小透镜阵列150处的光纤140的输出端141开始在自由空间中传播，这允许各个光束在它们重叠处彼此干涉以形成组合光束或复合光束160。部分光学复合光束160被分束器165分开，与参考光束170混合，并且被发送到检测器175(相位补偿检测器)的阵列以便检测，并且如果需要，允许补偿由于诸如振动和声学的环境条件引起的各个光纤140中发生的光学相位变化。可选的带通光滤波器180可以剥离载波波长并且仅允许边带中的一个通过(参见图2B)。所形成的重叠光束形成投影到光检测器190上的复合光束，光检测器190例如是形成在半导体芯片上的图像传感器阵列，诸如电荷耦合器件(CCD)阵列、CMOS图像传感器阵列、和/或光电二极管阵列、光学相机和/或其它标准图像传感器。因此，重叠光束在它们干涉处形成复合光束185，以形成光域中的RF信号的表示。

如图1A所示，自由空间光学器件可以包括光学滤波和干涉模块192和光检测器阵列190，其允许从光纤140的输出端发出的光束在由光检测器阵列190检测和记录之前在自由空间中彼此干涉。

图2B示出了使用光滤波器180来恢复或隔离与接收的RF信号对应的光边带，该接收的RF信号可以是例如具有频率ω_m的毫米波(MMW)信号。如图2B的图所示，从天线元件120接收的RF信号调制在频率ω₀(示例性地在1557和1558nm之间的波长)处操作的光载波信号(源)125。如中部图所示，调制器130的输出135包括光载波边带中的MMW信号的光学模拟。调制器130的输出135通过相应的光纤140传输。被调谐到ω₀+ω_m或者ω₀-ω_m的光学带通滤波器180剥离(隔离)从载波接收的MMW信号的表示。

图2A描绘了具有以光学层为重点的成像接收器100的结构。单个激光源125由分路器127分成M路，并且波束128通过耦接到捕捉RF辐射的天线120上的调制器130路由。例如使用如关于图2B所述的滤波器180，对调制器130的(光学)输出135进行滤波，以便仅允许对应于捕获到的RF辐射的单边带通过。在M个不同信道中从滤波器180输出的光学复合光束185的自由空间干涉产生用检测器190测量的图案，如下面更详细讨论的。

请注意，图1和图2A描绘了位于小透镜阵列150下游的成像接收器100的自由空间部分中的滤波器180。在一些示例性实施方式中，过滤器是可选的并且不是系统或方法的必要组件。在其它实施方式中，滤波器可以放置在调制器130和检测器190之间的任何位置，以实现光域中的RF源位置的重建。此外，在一些示例性实施方式中，尤其是对于低于5GHz的频率，可以使用马赫曾德尔调制器(MZM)来从光载波能量滤出边带能量。这种调制器可以在适当的偏置条件下在使(奇数阶)边带通过时干涉地抑制载波，由此以频率无关的方式抑制载波。在其它实施方式中，可以不使用物理滤波器，并且系统可以依赖于计算重建来考虑干涉图案中光载波的存在。在其它实施方式中，通过适当偏置调制器130或通过其他手段，包括天线120、小透镜阵列150、和/或光纤长度、和/或所施加的光学相位的光信道的物理布置可以组织为以便产生与由边带产生的干涉图案在空间上显著分离的载波波长的干涉图案。其它实施方式可以结合上面列出的一些或全部方法。

图1A和图1B的检测器190可以是光检测器阵列，例如那些电荷耦合器件(CCD)或接触式图像传感器或CMOS图像传感器，其在一些实施例中可以不能够处理(例如，解码)RF信号中存在的信息，RF信号由具有与高速光电二极管相同的性能的天线阵列110接收。在一些示例性实施方式中，为了提取或恢复由天线元件120输入的RF信号中编码的信息，从滤波器180输出的复合光束进一步被附加的分束器分开，并与参考激光束组合，以由高速光检测器进行外差检测(参见，例如美国专利公开号2016/0006516)。

下面介绍有关RF场景光学捕捉的更多细节。为了捕捉光域中的RF场景，调制器130的(光学)输出在光纤140中被传送到小透镜阵列150(图2C)。光纤140的布置不需要模拟光纤附接到的对应天线120的空间分布。例如，沿着特定方向的光纤序列可以与它们所附接到的相应天线120的序列不同(例如，这些天线120的序列沿着特定的线或曲线)。光纤也可以被分开，以产生比天线120的数量更多的光输出波束。然而，光纤140的布置也可以模拟它们附接到的天线120的空间分布。然后允许输出光束在自由空间(或用于形成复合光学信号的其他它适的信道或介质)中干涉，并且由诸如检测器190(例如，CCD半导体芯片)的光学传感器阵列来捕获与原始RF场景相对应的干涉图案。这样的干涉空间可以是透明的并且可以包括真空、空气、除空气以外的气体、液体或固体(例如，透镜或平板波导)。

考虑到阵列110中的各个天线元件120的位置是固定的，那么由这些元件采样的波的相位关系取决于到达角和频率两者。例如，在小透镜阵列150的几何形状与天线阵列110的几何形状相匹配的系统中，从相同方向到达RF孔径但是频率不同的两个波将(通常)在光域中重建为图像平面上不同位置的亮点(例如，在光检测器190上，供处理器200检测和处理)，如图3A中所示。入射到阵列上的具有不同频率的不同RF波之间的空间偏移量取决于入射角：对于沿着RF成像轴或消色轴(其可被认为是等于零的入射角)到达阵列的波来说，所有RF频率重建成位于成像系统光轴上的单个点。RF波相对于RF成像轴的入射角越大，所得到的光学图像作为函数频率的扩散越大。使用来自成像光学领域的术语，由于频率(波长)的变化导致的这种图像扩散在本文中被称为色像差。

在图3A中示出了具有相似(homothetic)阵列110和150的成像接收器中的色像差的影响。应该理解的是，下面提到的光学重建(例如，光点的检测)可由成像接收器执行，例如本文描述的成像接收器100。光学重建可以由成像接收器100的检测器190实时捕获。例如，本文讨论的光点可以由检测器190检测并由处理器200处理。对于这样的光学重建，成像接收器可以使用单个检测器190检测由一个或多个光纤束形成的单个复合光束185的光(其中本文描述的多个光纤束的输出端是结合在一起的)，或者在某些示例中，使用单个天线阵列120，其具有分开的光纤束的输出端到不同的多个检测器190，其中每个检测器190与本文描述的单独的光学处理元件相关联，并且每个检测器190与单独的光纤束相关联。图3A示出了以频率Ω₁和Ω₂入射在阵列上的入射RF辐射。两个RF束的到达角是相等的，但是频率(波长)不同。在光域中重建，形成两个空间上分离的点：一个对应于入射频率Ω₁，另一个对应于Ω₂。

在图像重建的波矢(或k-空间)说明的帮助下，色像差也可以被理解。入射到天线阵列上的RF平面波由表明与相前垂直的方向并具有与频率成比例的长度的波矢量(k-矢量)来表示；k-矢量表明波的传播方向。通过将RF波上变频到光域并随后进行RF波的光学重建(例如，通过光检测器190)，成像接收器可以将入射RF波的k-矢量映射到光学透镜的图像平面上，参看图3B。对应于所有可能的RF平面波的k-矢量形成一个三维向量空间。该3D空间被映射到二维空间上：成像透镜的图像平面，当被实现为图像传感器时，其可对应于光检测器190的2D平面。3D到2D映射可以是沿成像接收器100的消色轴的投影。结果，与平行于成像接收器100的消色轴的矢量不同的k-矢量被映射到图像平面中的相同点。在图3C中示出了这种情况，其中对应于矢量k1、k2和k3的平面波全部被映射到图像平面中的单个点，因为它们彼此之间通过平行于消色轴的矢量彼此不同。相反，波矢k₄和k₅被映射到图像平面中的两个单独的点，尽管它们彼此平行，也就是说，它们对应于来自相同方向的平面波。波矢k₄和k₅之间的长度差异是由于潜在的RF波的频率差异引起的。

简而言之，成像接收器通过沿着消色轴投影3D空间，将波矢量的3D空间映射到2D图像平面。这导致色像差，其中来自相同方向的一些波被映射到不同点(例如，图3C中的波矢k₄和k₅)，并且从不同方向到达的某些波映射到相同的点(例如，图3C中的波矢k₁、k₂和k₃)。

可以借助于图4来理解上述说明，其示出了k-空间的一部分。在这种表现形式中，每个点都是与到达接收器的平面波相对应的k-矢量(波矢)。k-矢量的长度(点距位于图4中半圆的中心处的原点的距离)与频率成比例，并且波的到达角是矢量方向。考虑到到达接收器的波与k-空间中的点之间的一对一对应关系，后者在描述成像接收器时是有帮助的。

因此，由于成像接收器沿着消色轴执行投影，因此在k-空间中该投影具有几何意义：沿图4中标记为“常数k_X的线”的每条线的点，在本示例中被表示为成像接收器中的单个点。为简单起见，图4仅示例出了常数k_X的五条线。以上关于成像接收器的观点提供了这样的方式，以概括这样的概念并使得能够访问由分布式阵列捕获的信息。成像接收器可以包括用于实现以下特征中的一个或多个的结构：

·使用天线阵列(120)在离散点采样入射电磁场。

·在每个采样点处将接收的电磁辐射上变频到光域。这通过电光调制器(130)来完成。

·使用光纤(140)、每个天线的一个或多个光纤将上变频的信号传输到光纤阵列。

·使用可以是天线阵列的按比例缩放的版本的光纤阵列。

·从光纤阵列的输出端发出的光的自由空间传播(160)和光学处理，该光纤阵列的输出端包含有关接收的电磁辐射的信息。

·RF场景的光学捕获：在每个接收的RF频率下，复合波束185内的干涉图案可对应于由天线阵列观察到的RF场景。可以处理RF场景的光学捕获以重建RF场景。

如本文所述，可以从接收的电磁辐射中提取关于的射频(RF)发射器的信息。示例性实施方式可以提供载波频率、振幅和到达角(AoA)的实时、同时确定。在一些实施例中，瞬时带宽(IBW)可接近100GHz。凭借增益大于用于伴随这种宽IBW所增加的热噪声的补偿的天线阵列，可以在不牺牲信噪比(SNR)的情况下实现这种能力。光学方法可以使得阵列的整个能视域(即，其最大强度束控制范围)能够被实时连续地检测和处理。

光学图像形成和工程光谱色散可用于获取RF场景的多个k-空间投影。通过高性能调制器对RF信号进行的光学上变频，使得能够使用简单、便宜的光学元件来执行由阵列元件接收的信号之间的相关性。对于采用这种方法提供的IBW和分辨率(在频率和AoA方面)，使用基于下变频、信道化、A/D转换和计算相关性的常规方法，这种相关性将是难以处理的。例如，对于1000个同时空间方向(阵列波束)，每个100MHz宽且整体跨越10GHz的100个频谱信道的8位数字化就需要20TB/s的数据吞吐量，更不用说实时分析所有这些数据的计算负担，也没有1000个并行信道化接收器的庞大尺寸和规模。

该光学方法可以包括以下步骤：由天线120接收RF信号，天线120向调制器130馈送信号，该调制器130将信号上变频到由光纤140传送的光载波上。边带作为复合光束160通过输出光纤束发射到自由空间中，输出光纤束以缩小比例复制阵列中的天线120的布置。以这种方式，光纤束的光输出包括入射在天线阵列孔径上的RF场的成比例的复制品。在一些实施例中，光纤束的输出端不需要复制天线120的布置。然后可以使用简单的光学透镜和相机(检测器190的焦平面阵列)来捕获复合光束160的干涉图案，从其可以获得RF场景的光学图像(即，由天线阵列120所感测到的任何和所有RF发射器的AoA和振幅的绘图(map))。RF场景的光学图像可以通过简单的计算处理来获得。为了将频率确定添加到该成像能力中，输出光纤的长度被制成不相等的，以便引入受控色散(例如，横跨阵列线性地改变长度，这实际上是一个RF衍射光栅，或者横跨阵列实现不具有相关性的长度(例如，可以是随机长度))，将信号的频率内容传播到在相机处看到的图像中。可替代地，或者与使光纤的长度不相等相结合，可以通过以非共面配置分布天线来实现频率内容的传播。频率的这种传播混合了图像中关于信号的空间和频谱信息。调制器输出可以被分到多个光纤，并且多个输出光纤束可以被用于形成多个图像。每个输出光纤束可以包含不同的光纤长度的分布，由此每个对应的图像表示全空间频谱场景的不同投影。

理解这个过程的最合适的概念框架是k-空间。入射到阵列上的每个RF信号可以用波矢量k表征，也称为k-矢量。k-空间只是抽象空间的统一等价物，该抽象空间由AoA(方位角和仰角)的2个维度和(时间)频率的1个维度构成。回想一下，根据2nf＝ck，波矢的大小与频率直接相关，我们可以很容易地看到频率和AoA代表了跨越k-空间的一组球面坐标。考虑到波矢量，而不是AoA和频率，我们可以自由地使用其它坐标系来分析场景，例如，笛卡儿(Cartesian)：{k_x，k_y，k_z}。多个图像中的每一个都可以被解释为整个k-空间的不同投影。例如，当所有的光纤长度相等时，这对应于孔径(x-y)平面上的投影，其对k_z不敏感，如图4中所示。长度的变化提供了不同的投影。正如在现实(位置)空间中的层析成像(tomography，其通过结合多个投影建立结构内部的3D图像)一样，可以使用计算重建技术来从多个投影构建RF发射器的完整k-空间分布。从该k空间“场景”中，可以提取每个独立的发射器的频率和AoA。

分析和模拟表明，采用这种方法，根据光纤长度和信噪比的变化，接收的信号的载波频率可以确定为≈100MHz或更好，并且这可以针对广泛不同频率下的多个信号同时完成，同时也提供AoA。AoA确定的精度取决于载波波长与整体孔径大小之比以及SNR：举例来说，在低噪声极限下，利用6cm阵列孔径在18GHz可以获得<lo的精度。

成像接收器的泛化

所公开的成像接收器可以符合以下特征中的一个或多个：

·允许在不同的光信道中的光纤长度的变化。

·允许每个天线使用多个光纤。

·允许光纤阵列的任意几何形状，不一定与天线阵列的几何形状相关联。

·允许天线阵列的几何形状不平坦(2D)；阵列中的天线可以按三维分布，例如沿曲面轮廓分布。

·RF场景的计算重建，其包括提取入射RF辐射的到达角和频率。

由光纤发出的光产生的干涉图案可以不再直接对应于RF场景。相反，RF源与检测到的光功率之间存在以下一般关系

P_n＝a_n·S (1)

其中，a_n是与第n个光学检测器对应的(抽象)矢量，S是与k-空间，即RF场景中的源的分布对应的(抽象)矢量，P_n是第n个检测器检测到的功率。

可以处理表达式(1)以获得以下等效形式

P＝AS (2)

其中，式(2)中的第一个明确地示出了在式(1)中点积的总和，而式(2)中的第二个示出了一种紧凑表示法，涉及到(所寻求的)矢量S与矩阵A的矩阵相乘，以获得被测光强的测量矢量P。在式(2)中，矩阵A由成像接收器的细节确定，其包括天线阵列的几何形状、光纤阵列的几何形状和光纤的长度，以及应用于由光信道传送的光信号的任何附加光学相位。矢量S描述了k-空间中的RF场景，即信号由天线阵列接收的RF源的频率(或频率分布)、到达角和强度。矢量P包括由光检测器测量的强度。因此，基于检测到的(测量到的)光强度P的RF场景重建可能需要关系式(2)的“求逆(inversion)”。由于矩阵A一般可以是矩形(非方形)和/或奇异的(singular)，因此这种“求逆”一般不能很好地定义。在这种情况下，寻找一个近似的、“最有可能的”矢量S满足式(2)或式(1)。还要注意的是，在式(2)中，找到矩阵A的左逆将足以重建场景。

存在多种方法可以用来求得符合或近似符合给出了测量到的/检测到的P的式(2)或式(1)的S。例如，可以使用在计算机层析成像中使用的方法，其包括代数重建技术(ART)(也称为Kaczmarz方法)，或者它的乘型版本(MART)，或者本领域技术人员已知的它们的更复杂的风格。这类方法可以使重建的RF场景的熵、或者相对熵、或者Kulback-Leibler散度最大化，或者换句话说，可以找到最有可能的RF源分布(接收的波的频率、强度和到达角)，从而得到P的检测值。此外，在压缩传感重建中，也遇到了“反转”类似于式(2)那样的关系。因此，在这一领域中使用的方法可以适用于此。

为了促进和加快RF场景的重建，可以通过例如已知场景的直接感测来构建查找表，如上所述，通过使用已知层析成像技术的计算处理，可以根据需要在所选矩阵条目上增加已知场景。查找表可以接收包括与由光检测器190检测到的光的位置相对应的一个或多个像素坐标的输入。基于接收这些像素坐标输入，查找表可以输出一个或多个k-空间矢量，每个k-空间矢量标识RF场景的对应RF源的频率和AoA。在一些示例中，查找表还可以接收与一个或多个像素坐标中的每一个相对应的光检测器检测到的光的强度的输入，并基于这样的强度输入输出一个或多个k-空间矢量。

图6示出了使用具有随机化天线位置和光纤长度的随机分布的线性阵列的RF场景重建的示例。左侧是以k-空间表示的场景中存在的四个RF源的原始(输入)分布。右侧是通过反转关系(2)重建的场景。在这种情况下可以实现出色的重建精度。

图7示出了在图6的重建中使用的基线的分布。通过光纤长度差(Δt)和阵列中天线的x方向上的间隔(Δx)来提供基线。

以上描述了引导(cuing)接收器的一般操作模式。可以有其它的操作模式可以减轻提取RF场景信息的计算负担。下面详细描述一些这类操作模式的示例。

相似阵列(Homothetic Arrays)

图2D示出了一个实施例的详细信息，其中，检测器190可以实时捕获具有非选定频率的RF场景的选定频率的图像(静态图像和/或视频图像)，非选定频率被检测器190有效地滤波并且视为噪声。在本示例中，每个天线可以使用一个光纤，并且小透镜150(光纤140的端部141)处的光纤阵列束的几何形状可以是天线阵列120的按比例缩放的版本。例如，光纤140的端部141可以具有与天线阵列120的布置相同的相对(relative)物理布置。例如，天线阵列120在平面上的投影可具有与光纤140的端部141的布置相对应的相对布置，所述布置对应于这种光纤140到相关天线阵列120的连接。相同的相对布置可以包括相对于相邻光纤端部141的相同相对间隔、相同相对顺序和/或相同相对位置。

如图2D所示，通过施加恒定的(DC)偏置电压来将相位偏移204施加到光学调制器130上；为了获得光学相位延迟φ，施加电压V＝(φ/π)*V_π，其中V_π是电光调制器的半波电压。相位偏移204是可变的并且是基于输入到处理器200的选定频率202和光纤140a的(光学)长度的。处理器200为成像接收器100的每个调制器130输出适当的相位偏移204，以补偿在通过距离L_140a时RF信号将经历的相位延迟，其等于ω_m*L_140a/c，其中ω_m是选定的RF频率202，L_140a是光纤140a的光学长度(时间延迟乘以光速)，并且c是光速。请注意，为抵消累积的RF相位延迟而施加的光学相位偏移只需以2π为模(modulo)来应用。由于RF信号的相位延迟ω_m*L_140a/c是选定频率202ω_m的显函数，所以所应用的光学相位补偿仅为选定的RF频率提供相位抵消。同样，不同的光学长度L_140a需要不同的光学相位补偿。

当这些相位偏移施加到各个调制器130时，尽管光纤140的长度不同，但对应于选定的RF频率的上变频光信号在光纤140的输出端11处保留适当的相位关系，以用于复合光束160和185中的光学干涉(例如，相长干涉和相消干涉)，以在该选定的RF频率下将RF场景再现为检测器190上的光学图像(为静态和/或视频图像)。这样，投影到检测器190上并由其检测的图像对应于由天线阵列120接收的选定的RF频率的RF场景。然而，对应于该选定的RF频率之外的RF频率的光信号将离开光纤束而没有补偿由光纤束中的光纤140的不同长度引起的相位差，并且因此将分布在检测器190上并且作为噪声出现在检测器190上。

利用针对图2D所描述的相位补偿，在光域中忠实地重建选定RF频率下的RF场景，即，由从光纤阵列发出的重叠光束产生的干涉图案对应于选定频率下的RF场景，加上由于在其它频率下操作的源引起的分布式背景(固定图案噪声)。这样，需要很少的或不需要额外的(计算)处理来确定在该频率下的波的到达角。在不同于选定频率的频率下工作的源有助于检测到的功率，但它们的贡献一般分布在多个检测器上。结果，与接收器“调谐到”的频率相比，这种源对于与特定到达角对应的任何所选光检测器处的信号的贡献将被抑制。通过在RF前端应用频谱滤波，即在将接收的RF信号上变频到光域之前，可以进一步抑制来自带外源的这种贡献。另外或可选地，可以使用光学滤波来抑制来自带外源的贡献。

在上面的示例性实施方式中，利用了不同长度的光纤，但是可以利用其它手段来影响相位变化。例如，真延时线——可调节的或固定的——可以用来引入长度变化。可调节的延时提供了动态(on the fly)调整或微调系统操作的好处。

发生忠实的光学重建(由检测器190检测为图像)的选定的RF频率202可以由用户基于感兴趣的某些RF频率来选择，和/或通过向调制器施加合适的偏置或相位偏移来快速自动改变。因此，可以扫描接收的频率以在k-空间中重建RF源的分布，即，得到所接收的电磁波的频率、强度和到达角。

多个独立的k空间投影

如图4所示，与相似阵列结合的相等光纤长度在光学重建中产生k-空间的特别简单的投影。另一方面，纯粹随机选择的光纤长度产生了图5所示的类型的投影。通过选择光纤长度以随着阵列中天线的位置线性变化，并且选择相似阵列配置，可以得到偏离图4的k-空间的投影，但是比图5的k-空间的投影复杂程度低的k-空间的投影。这样的引导接收器配置如图8中所示。人们可以将这种配置想象为接收消色轴一侧的所有入射RF辐射。

作为示例，在图8中，与阵列顶部的天线元件对应的光纤长度比与底部的元件对应的光纤长度短。(应注意的是，图8中的光纤长度差异仅出于说明目的而示出，并且在系统的实际实施方式中可以有很大不同)。因此，沿图8中标记为“消色轴”的线入射的RF波会产生一个与成像透镜的光轴平行的光波前(optical wave-front)，并且“消色轴”不在视场之外。另一方面，标记为“入射RF”的波将产生如图所示的离轴点。

这种接收器配置在k-空间的表现形式如图9所示。与图4的等长光纤的配置相比，投影线在k-空间中倾斜。结果，由光检测器阵列检测到的光分布中出现了到达角和频率的混合。也可以以这样一种方式配置阵列，即RF成像轴(消色轴)落在如图8所示的天线元件的视场之外。请注意，视场取决于天线阵列各个元件的接收角。

将两个接收器与不同的RF成像轴相结合，如图10所示，在光学重建中产生具有不同频率相关偏移的相同RF场景的两幅图像：请注意，对于在频率Ω₁和Ω₂下工作的相同的两个RF源，源1的图像相对于源2在具有RF轴A的成像器中向下移动，而在具有RF轴B的成像器中向上移动。

在抽象意义上，利用具有不同RF成像轴的两个阵列可以在图11A的帮助下可视化。传播矢量k的3D空间沿着与这两个阵列相对应的轴A和轴B投影到二维。因此，在具有与在每个阵列中表示为2D矢量的入射RF波相对应的3D k-矢量的光域中形成两个2D图像。具有两个2D投影，原始的3D k-矢量可以通过计算重建。这样，入射波的完整信息，即AoA和频率可以从两个2D图像中恢复。

可以将来自两个2D投影的3D k-矢量的重建与3D现实空间立体成像进行比较，见图11B。在那种情况下，投射在每只眼睛的视网膜上的图像是二维的，然而，由沿左眼和右眼两个光学轴上的两个投影得到的两个这样的图像，在脑中“计算地”重建了场景的3D表现形式。在本发明的示例性实施方式中执行类似的3D k-矢量空间的计算重建。

图13是k-空间的两个投影的另一个示例。有两组投影线，每一组对应于一个消色轴，如图12所示。

虽然示例性实施方式的3D k-空间重建在概念上与上面描述的立体视觉相似，但这两种情况之间可以存在差异。虽然立体视觉适用于现实空间中的成像物体，但我们的系统可以应用于k-空间——与平面波相对应的k-矢量的空间。因此，对于有效的立体视觉来说，成像系统的两部分必须在空间上偏移，就像图11B中常见的左眼/右眼结构一样；这是使成像轴不平行，并且每只眼睛呈现相同对象的不同视图的方式。相反，由于成像接收器在k-空间中执行投影，因此图10中的成像接收器的两个天线阵列可以位于同一地点，只要它们通过例如适当选择光纤长度而呈现不同的成像轴。

通过如图12交错天线布置，使两个阵列位于同一地点的能力可以得到利用。这种配置可以被认为是由单个天线阵列组成，单个天线阵列具有在两个独立的束中聚集的光纤，以形成两个光学图像；每个光纤束承载分散在整个阵列中的天线元件的RF信号。选择每个束的光纤长度，以便产生RF轴A和B，图12，类似于图10的两个空间分离阵列的RF轴。

使两个阵列位于同一地点的想法可以实施为如图14所示，其中存在一个天线阵列。每个天线元件的调制光输出被分成两路，并且所得到的两组光纤被聚集成两个光纤束以重建两个光学图像。选择每个束中的光纤的长度以产生不同的RF光轴，在图14中标记为RF轴A和RF轴B。由于起源于两个不同的RF成像轴，所以两个光学图像对应于3D k-空间的两个不同投影，如图11A中所解释的，并因此提供了重建接收的RF波的AoA和频率的方法。

对于以RF成像轴位于单个天线的视场之外的方式配置的成像接收器，可以通过结合光学重建来进一步简化该系统。由于接收的入射RF波的k-矢量总是落在RF成像轴的一侧，所以所得到的光学图像将落在光轴的一侧。因此，两个光学图像形成于光轴的相反侧。这允许将两个光学系统组合成一个，其中一半图像对应于沿着RF轴A的k-空间的投影，而另一半对应于沿着RF轴B的k-空间的投影。

所公开的示例性实施方式可以解决分布式孔径的位置处的电磁辐射的到达角(AoA)的模糊性。此外，它还提供了有关接收辐射的频率的信息。示例性实施方式可以在成像接收器概念的框架内这样做，其中入射RF在前端，即在构成接收阵列的各个天线元件处被上变频到光域，并且用光纤传送到中心位置来进行处理。

示例性实施方式允许使用相对较慢的光检测器阵列用于检测器190，这一阵列无需在接收的RF频率上作出响应，以提取关于RF源位置(AOA)和传输频率的信息。尽管所公开的示例性实施方式也将使用一个相对快的光检测器阵列用于检测器190来进行操作，但这不是必需的，并且可能构成浪费的额外费用。如本文所述，多个光纤束中的各个，可以具有由相同的检测器190同时成像的它们的光学输出端141，或者可以各自具有由不同的检测器190成像的光学输出端141。此外，多个光学束可以具有分别且顺序地成像的它们的光学输出端141(例如，快速切换每个光纤束的光学输出端141的开启和关闭以通过检测器139在不同时间检测光学输出端)。当试图解决在由多个光纤束的组合光学输出端141到检测器190的由检测器190检测到的某些光学图案的分析中的模糊性时，这后一实施方式可能是有帮助的。

据我们所知，在本发明之前，没有办法解决成像接收器框架内的AoA模糊性，缺乏检后(使用快速光检测器(s))电子处理来确定入射频率。

示例性实施方式可以用成像接收器无歧义地精确找出RF源的位置和频率。

一般成像接收器的实施可能需要密集计算来实现RF场景的忠实重建。另一方面，使用具有k-空间的多个投影的“立体”重建可能在某些情况下导致模糊重建。例如，如果多个RF源在场景中同时传输，在某些情况下仍有可能分配不正确的AoA和频率。这种可能性可能与立体视觉有关，比较图11B，其在大多数情况下足以忠实地重建3D场景，但在某些情况下允许视错觉，并且在场景中存在物体放置和/或定向的错误印象。

可以通过增加在场景上同时训练的阵列的数量(例如，三个或四个或更多个阵列)来克服这个缺点，每个阵列呈现不同的RF成像轴。每一个额外的阵列都会引起对可能导致模糊的RF源及其频率的巧合放置的额外限制。因此，每个额外的阵列都会降低这种巧合发生的可能性。这种布置可以与以各种角度进行一系列投影的层析成像相比较，计算机层析成像(CT)扫描允许在现实空间中进行3D重建。由于我们的发明涉及k-空间，因此这种重建在我们的情况下可以称为k-空间层析成像。降低的模糊度是以增加计算复杂度来重建RF场景为代价的。

图16是由根据所公开的示例性实施方式以及图1、2A-C配置的成像接收器执行的方法的流程图。在S1600中，执行分布式天线阵列接收的RF信号场的采样。在S1610中，采样的RF信号被调制到光束上，并且在S1620中，调制信号由例如根据S1630具有不同长度的光纤传送，以便在S1640中在调制光束中产生干涉图案。在S1650中由光检测器记录光束干涉，并且使用已知技术在S1660中执行k-空间中的RF信号的计算重建。

根据图16中的S1630，通过对每个光束使用具有不同长度的光纤将调制的光束传送给光检测器，来提供不同路径长度的一种方式。在一个示例性实施方式中，光纤的长度根据其在天线/调制器阵列处的位置而线性地变化。另一种可替代方法是相对于天线阵列对光纤阵列使用不同的配置，例如如图15所示。另一种替代是使用任意的，例如随机的光纤长度，如图5所示。光纤长度范围可能会影响RF场景的得到的重建的频谱分辨率。因此，根据众所周知的科学原理，频谱分辨率可以由光纤长度的最大差来决定。例如，如果最大光纤长度差导致1ns的各个光信号之间的相对延迟，那么，频谱分辨率，即系统清楚地分辨在相邻频率下发射的RF源的能力可以是大约2*(1ns)^-1＝2GHz。在光纤中实现的实际路径长度变化可以在0.5mm到数百米之间。

对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，本文描述的发明概念不限于上述示例性实施方式和所附附图，并且可以在不脱离如下权利要求书的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。

Claims

1.一种光学成像接收器，包括：

相控阵天线，所述相控阵天线包括被配置为从至少第一RF源接收RF辐射的多个天线元件，每个天线元件被配置为响应所接收到的辐射提供相应的RF信号；

多个电光调制器，所述多个电光调制器分别与所述多个天线元件中的对应的一个通信，每个调制器被配置为利用从所述多个天线元件中所述对应的一个接收到的对应的RF信号来调制光载波以生成对应的调制的光信号，所述多个电光调制器由此生成多个调制的光信号；

多个光波导，所述多个光波导被配置为传输所述多个调制的光信号，所述多个光波导中的每一个具有输出端以将相应的调制的光信号从对应的光波导中发射到干涉空间以在所述调制的光信号之间提供干涉；

多个光检测器，所述多个光检测器用于检测光信号干涉；以及

处理器，所述处理器被配置为根据由所述光检测器检测的光信号在k-空间中在计算上重建RF源。

2.如权利要求1所述的光学成像接收器，其中，所述多个光波导包括多个光纤，所述光纤具有不同的长度。

3.如权利要求2所述的光学成像接收器，其中，所述多个光纤中的至少两个光纤连接到所述多个调制器中的第一个的输出端。

4.如权利要求1所述的光学成像接收器，其中，所述相控阵天线中的天线的分布是非共面的。

5.如权利要求1所述的光学成像接收器，其中，在根据所记录的干涉在k-空间中重建所述RF源时，所述处理器被配置为使用计算层析成像技术来根据所述光检测器检测到的所述光信号干涉重建k空间中的第一RF源。

6.如权利要求2所述的光学成像接收器，其中，所述光纤的长度根据与所述光纤通信的所述天线阵列中的天线的相应位置而线性地变化。

7.如权利要求1所述的光学成像接收器，其中，所述光波导的输出的图案的布置和与所述光波导通信的多个天线的图案的布置无关。

8.如权利要求1所述的光学成像接收器，其中，所述光波导的输出以第一图案布置，多个天线以第二图案布置，其中，所述第一图案与所述第二图案相关。

9.如权利要求8所述的光学成像接收器，其中，所述第一图案与所述第二图案相同。

10.如权利要求1所述的光学成像接收器，其中，所述多个光波导包括多组光纤，并且其中每组光纤与所述多个天线元件中的每一个通信以向所述干涉空间提供相应的调制的光信号。

11.如权利要求1所述的光学成像接收器，其中，对于每个电光调制器，所述光波导的数个光波导被配置为从所述电光调制器接收相应的调制的光信号。

12.如权利要求11所述的光学成像接收器，其中，所述光波导包括多个光纤束以形成多个图像。

13.如权利要求1所述的光学成像接收器，

其中，所述处理器被配置为实时确定多个RF源的对应频率和位置信息。

14.如权利要求13所述的光学成像接收器，其中，所述处理器被配置为实时确定在由天线阵列检测到的RF场景中的多个RF源中的每一个的k空间信息，对于每个RF源，所述k空间信息包括所述RF源的频率和由所述RF源发射的RF电磁信号的到达角。

15.一种用于RF信号处理的由光学成像接收器使用的方法，包括：

在包括以第一图案布置的多个天线元件的相控阵天线处从至少一个RF源接收入射RF辐射，所述多个天线元件中的每个天线元件响应接收到的辐射生成相应的RF信号；

将所述多个天线元件中的每一个的每个RF信号调制到光载波上以生成多个调制的光信号；

将所述多个调制的光信号引导到干涉空间以在所述调制的光信号之间提供干涉；

检测由所述调制的光信号的所述干涉产生的干涉图案；以及

根据所检测的干涉图案在k-空间中在计算上重建至少一个RF源。

16.如权利要求15所述的方法，其中，通过具有不同的光路长度的多个光波导将所述多个调制的光信号引导到所述干涉空间。

17.如权利要求16所述的方法，其中，用对应的电光调制器调制所述RF信号以生成所述多个调制的光信号，并且

其中，由所述电光调制器输出的所述调制的光信号的输出被分成多个波导并且提供到所述干涉空间。

18.如权利要求15所述的方法，其中，所述相控阵天线中的天线的分布是非共面的。

19.如权利要求15所述的方法，其中，在计算上重建包含使用计算层析成像技术。

20.如权利要求16所述的方法，其中，所述光波导的长度根据与所述光波导通信的所述天线阵列中的天线的相应位置而线性地变化。

21.如权利要求15所述的方法，

其中，通过多个光波导将所述多个调制的光信号引导到所述干涉空间，并且

其中，所述光波导的输出端的图案的布置和与所述光波导通信的所述多个天线的图案的布置无关。

22.如权利要求15所述的方法，

其中，所述光波导的输出端以第一图案布置，所述多个天线以第二图案布置，并且其中所述第一图案与所述第二图案相关。

23.如权利要求22所述的方法，其中，所述第一图案与所述第二图案相同。

24.如权利要求15所述的方法，其中，用多组光波导将所述多个调制的光信号中的每一个分开并引导到所述干涉空间。

25.如权利要求15所述的方法，其中，多组光波导是多组光纤，并且其中每组光纤与所述多个天线元件中的每个天线元件通信以向干扰空间提供相应的调制的光信号。

26.如权利要求25所述的方法，其中，所述多组光纤在所述干涉空间处彼此分开。

27.如权利要求25所述的方法，其中，所述多组光纤中的所述光纤在所述干涉空间处彼此插入。

28.如权利要求15所述的方法，其中，根据所检测的干涉图案在k空间中在计算上重建所述至少一个RF源包括实时确定多个RF源的对应频率和位置信息。

29.如权利要求15所述的方法，其中，实时地执行根据所检测的干涉图案在k空间中在计算上重建所述至少一个RF源。

30.一种用于RF信号处理的由光学成像接收器使用的方法，包括：

在包括以第一图案布置的多个天线元件的相控阵天线处接收入射RF信号；

将从所述多个天线元件中的每一个接收的RF信号调制到光载波上以生成多个调制的光信号；

使用多个光纤，所述多个光纤以与所述第一图案对应的第二图案布置，所述光纤具有不同的长度；

提供多个光检测器，以记录在所述光信号从它们各自的光纤中释放之后发生的光信号干涉；以及

根据所记录的干涉在k-空间中在计算上重建RF源。

31.如权利要求30所述的方法，其中，所述多个光纤中的具有不同的长度的至少两个光纤连接到所述多个调制器中的至少一个的输出端。

32.如权利要求30所述的方法，其中，所述相控阵天线中的天线的分布是非共面的。

33.如权利要求30所述的方法，其中，在计算上重建包含使用包括代数重建技术(ART)或其乘型版本(MART)的技术，以根据所记录的干涉在k-空间中重建所述RF源。

34.如权利要求30所述的方法，其中，所述光纤的长度根据它们相对于天线阵列的位置而线性地变化。

35.如权利要求30所述的方法，其中，所述干涉发生在所述光纤与光检测器之间的自由空间中。

36.一种成像接收器，包括：

天线阵列，所述天线阵列包括以第一图案布置并被配置为接收RF辐射的多个天线元件；

多个电光调制器，所述多个电光调制器对应于所述多个天线元件，每个调制器被配置为利用接收的RF辐射来调制光载波以生成多个调制的光信号；

多个光信道，所述多个光信道被配置为承载所述多个调制的光信号；

多个光学相位调整装置，所述多个光学相位调整装置对应于所述多个光信道；

多个光信道输出端，所述多个光信道输出端以第二图案布置，其中，所述第二图案是所述第一图案的按比例缩放的且平面化的版本；

用于在所接收的RF辐射的波前与用于至少一些不同的光信道的光信道输出端之间引起不相等的时间延迟的装置；

复合光信道，所述复合光信道耦接到所述多个光信道输出端并且被配置为在所述调制的光信号之间引起干涉；以及

多个光检测器，所述多个光检测器用于记录光信号干涉，

其中，所述多个光学相位调整装置被调整为消除由于所述RF辐射的选定频率下的不相等的时间延迟而引起的不相等的RF相位延迟。

37.如权利要求36所述的成像接收器，其中，

所述多个光信道包括多个光纤；并且

用于引起不相等的时间延迟的所述装置包括长度不相等的光纤。

38.如权利要求36所述的成像接收器，其中，用于引起不相等的时间延迟的所述装置包括具有第一图案非共面的元件。

39.如权利要求36所述的成像接收器，其中，还包括用于在与所述选定频率不同的频率下抑制所接收的RF辐射的装置。

40.如权利要求36所述的成像接收器，其中，所述多个光检测器形成阵列。

41.如权利要求36所述的成像接收器，其中，用于引起不相等的时间延迟的装置包括真延时元件。

42.一种用于RF信号处理的由光学成像接收器使用的方法，包括：

在包括以第一图案布置的多个天线元件的天线阵列处接收入射RF信号；

将所述多个调制的光信号引导到被配置为承载所述多个调制的光信号的多个光信道；

以第二图案布置多个光信道输出端，其中，所述第二图案是所述第一图案的按比例缩放的且平面化的版本；

在所接收的RF辐射的波前与用于至少一些不同的光信道的光信道输出端之间引入不相等的时间延迟；

将复合光信道耦接到所述多个光信道输出端，所述多个光信道输出端被配置为在所述调制的光信号之间引起干涉；以及

提供多个光检测器，以记录光信号干涉，

其中，调整所述时间延迟以消除由于所述RF辐射的选定频率下的不相等的时间延迟而引起的不相等的RF相位延迟。

43.如权利要求42所述的方法，其中，

所述多个光信道包括多个光纤；以及

所述不相等的时间延迟通过长度不相等的光纤来引起。

44.如权利要求42所述的方法，其中，通过将所述第一图案的元件布置为非共面来引起所述不相等的时间延迟。

45.如权利要求42所述的方法，还包括在与所述选定频率不同的频率下抑制接收的RF辐射。

46.如权利要求42所述的方法，其中，所述多个光检测器形成阵列。

47.如权利要求42所述的方法，其中，所述不相等的时间延迟通过真延时元件来引起。

48.一种接收器，包括：

相控阵天线阵列，所述相控阵天线阵列包括用于从多个RF源接收RF辐射的多个天线，每个天线被配置为响应接收到的辐射而输出相应的RF信号；

多个电光调制器，所述多个电光调制器分别与所述多个天线中的对应的一个通信，每个调制器被配置为利用从所述多个天线中的所述对应的一个接收到的对应的RF信号来调制光载波以生成对应的调制的光信号，所述多个电光调制器由此生成多个调制的光信号；

第一组光波导，所述第一组光波导被配置为从所述多个电光调制器接收所述多个调制的光信号，所述第一组光波导中的每一个具有输出端以发出相应的调制的光信号，以产生通过由所述第一组光波导输出的所述多个调制光信号之间的干涉提供的干涉图案；

多个光检测器，用于检测所述干涉图案；以及

处理器，所述处理器被配置为基于由所述光检测器检测到的所述干涉图案实时确定所述多个RF源中的每一个的频率和位置信息。

49.如权利要求48所述的接收器，还包括第二组光波导，所述第二组光波导被配置为从所述多个电光调制器接收所述多个调制的光信号，所述第二组光波导中的每一个具有输出端以发出相应的调制光信号，以在由所述第二组光波导输出的所述多个调制光信号之间提供干涉。

50.如权利要求49所述的接收器，其中，所述第一组光波导和第二组光波导中的每一个的输出布置为邻近干涉空间以将所述多个调制的光信号发射到所述干涉空间中。

51.如权利要求50所述的接收器，其中，所述第一组光波导和所述第二组光波导的所述输出端在所述干涉空间处彼此分开。

52.如权利要求50所述的接收器，其中，所述第一组光波导和所述第二组光波导的所述输出端在干涉空间处彼此插入。

53.如权利要求50所述的接收器，其中，所述第一组光波导和所述第二组光波导中的每一个的输出端的图案的布置与所述多个天线的图案的布置无关。

54.如权利要求50所述的接收器，所述第一组光波导和所述第二组光波导中的每一个的输出端分别以第一模式布置，其中所述多个天线以第二图案布置，并且其中所述第一图案与所述第二图案相关。

55.如权利要求54所述的接收器，其中，所述第一图案与所述第二图案相同。

56.如权利要求50所述的接收器，其中，所述第一组光波导和所述第二组光波导的光路长度不同。

57.如权利要求48所述的接收器，

其中，所述第一组光波导的输出端以第一几何图案布置，

其中，与所述第一组光波导通信的所述天线以第二几何图案布置，并且

其中，所述第一几何图案与所述第二几何图案不相关。

58.如权利要求48所述的接收器，

其中，所述第一组光波导的输出端以第一图案布置，

其中，与所述第一组光波导通信的所述天线以第二图案布置，并且

其中，所述第一图案与所述第二图案相关。

59.如权利要求58所述的接收器，其中，所述第一图案与所述第二图案相同。

60.如权利要求48所述的接收器，其中，所述相控阵天线阵列中的所述天线的分布是非共面的。

61.如权利要求48所述的接收器，其中，所述第一组光波导的光路长度不同。