CN113900248B - 一种采用光控延时网络的光控相控阵系统及其控制方法 - Google Patents

一种采用光控延时网络的光控相控阵系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113900248B
CN113900248B CN202110982560.1A CN202110982560A CN113900248B CN 113900248 B CN113900248 B CN 113900248B CN 202110982560 A CN202110982560 A CN 202110982560A CN 113900248 B CN113900248 B CN 113900248B
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
optical
light
delay
electrically connected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110982560.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113900248A (zh
Inventor
周航
张振华
闫海鹏
张彬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Research Institute of Telemetry
Aerospace Long March Launch Vehicle Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Research Institute of Telemetry
Aerospace Long March Launch Vehicle Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Research Institute of Telemetry, Aerospace Long March Launch Vehicle Technology Co Ltd filed Critical Beijing Research Institute of Telemetry
Priority to CN202110982560.1A priority Critical patent/CN113900248B/zh
Publication of CN113900248A publication Critical patent/CN113900248A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113900248B publication Critical patent/CN113900248B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0087Phased arrays
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2861Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using fibre optic delay lines and optical elements associated with them, e.g. for use in signal processing, e.g. filtering
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明提供一种采用光控延时网络的光控相控阵系统及其控制方法,基于“波长调谐+色散光纤”的光延时方法实现延时调节,通过改变光在色散光纤传输时所经历的色散,从而对光的群速度进行控制,达到可调延迟的目的。由于色散光纤对于不同的波长具有不同的色散特性,所以可以通过调节波长的方法来调节延迟时间,这种方式具有较大的时宽带宽积(约105量级),延迟量可达微秒量级,借助连续可调的波长变换可以实现延迟量的连续可调。该方法具有延时控制精度高、系统紧凑等优点。采用鉴相器完成对光控相控阵模块通道间的延时幅度/相位一致性的监视,通过调节激光器波长改变两路之间延时差,最终使得两路的延时一致,实现了移相精度的监测补偿。

Description

一种采用光控延时网络的光控相控阵系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电通信技术领域,具体涉及一种采用光控延时网络的光控相控阵系统及其控制方法。
背景技术
自上世纪80年代末以来,随着微波信号光调制技术和半导体光电子集成电路技术的迅猛发展,人们提出了将信号的光纤传输与光电子技术应用于相控阵雷达的构想,经过二十多年的发展,对光控相控阵雷达技术的研究已经覆盖了从L波段到毫米波的整个雷达工作频段。目前国际上光控相控阵雷达主要有美国、欧盟、俄罗斯3条发展路径,中国也在不断跟踪研究中形成了鲜明的特色。
光控相控阵模块的核心为可变光延迟线,其延时原理为通过改变光信号在光纤中的传输时间,从而改变被调制到光上微波信号的延迟时间。根据光纤延时t和光纤长度L与传播速度v之间的关系t= L/v,可知实现光纤延时线的可变的方法为:①、改变光纤长度L,即程式可调光延迟;②、改变传播速度v,即变光速可调延时。
程式可调光延迟大都采用基于“光开关+光纤”的拓扑结构。如图1-3所示,程式可调光延迟的优点在于时宽带宽积很大(约106量级),可以实现微秒甚至毫秒量级的延时。然而,在这种方法中的光纤长度是预先设定好的,所以只能实现延迟量的离散调节,即使保证光纤的切割精度在1 mm左右,延迟量的调节步长也在皮秒量级,无法满足需要对延迟量进行连续调节的一些应用。另外,目前的光开关还存在切换速度慢、通道间隔离差等问题。
变光速可调延时可以分为①可控慢光和②“波长调谐+色散光纤”两种。可控慢光方式,主要是通过外接作用使得材料的色散特性发生改变,在某一频段内出现强烈的色散,从而使处于该频段内的光信号群速度减小,来达到可控延迟的目的。目前该方向的研究主要集中在利用光纤中的受激布里渊散射(SBS)来实现可控延迟,根据相关报道布里渊延迟线已经实现GHz微波信号ps级和ns级的延迟,不过目前该方式还处于实验室探索阶段,离工程实用还有段距离。
发明内容
本发明是为了解决现有探测雷达系统无法进行无色散移相的问题,提供一种采用光控延时网络的光控相控阵系统及其控制方法,采用“波长调谐+色散光纤”的方法,通过改变光在光纤传输时所经历的色散,从而对光的群速度进行控制,达到可调延迟的目的。由于光纤对于不同的波长具有不同的色散特性,所以可以通过调节波长的方法来调节延迟时间,这种方式具有较大的时宽带宽积(约105量级),延迟量可达微秒量级,借助连续可调的波长变换可以实现延迟量的连续可调,具有延时控制精度高、系统紧凑等优点。
本发明提供一种采用光控延时网络的光控相控阵系统,包括依次电连接的光发射模块、光延时模块、光接收模块和与光发射模块、光接收模块均电连接的监测补偿控制模块;
光发射模块用于接收射频信号并进行光电转换,光发射模块用于产生激光并进行光电转换,光延时模块用于进行延时调节,光接收模块用于进行光电探测并形成和波束、差波束输出,监测补偿控制模块用于监视和波束、差波束的延时幅度、相位并通过调整光发射模块波长改变和波束、差波束延时差,得到延时相同的和波束、差波束;
光发射模块包括并列设置的第一激光器模块、第二激光器模块,设置在第一激光器模块一侧的射频信号调制模块和与第一激光器模块、第二激光器模块、射频信号调制模块均电连接的调制模块,第一激光器模块、第二激光器模块和射频信号调制模块均与监测补偿控制模块电连接,调制模块的输出端与光延时模块的输入端电连接;
调制模块包括第一电光调制器,第二电光调制器和与第一电光调制器输出端、第二电光调制器输出端均电连接的光合路器,第一电光调制器与第一激光器模块和射频信号调制模块均电连接,第二电光调制器与第二激光器模块和射频信号调制模块均电连接,光合路器与光延时模块的输入端电连接;
光延时模块包括色散光纤;
监测补偿控制模块包括依次电连接的微波耦合组件、微波滤波器、鉴相控制信号采集处理板、鉴相控制板和与射频信号调制模块电连接的自检微波源;
微波耦合组件的另一端与光接收模块电连接,鉴相控制板与第一激光器模块和第二激光器模块均电连接。
本发明所述的一种采用光控延时网络的光控相控阵系统,作为优选方式,第一激光器模块包括第一激光器,与第一激光器均电连接的第一激光器驱动电路、第一强度调制器和与第一强度调制器电连接的第一调制器控制模块;
第一调制器控制模块的输出端与第一电光调制器电连接,第一调制器控制模块与鉴相控制板电连接。
本发明所述的一种采用光控延时网络的光控相控阵系统,作为优选方式,第二激光器模块包括第二激光器,与第二激光器均电连接的第二激光器驱动电路、第二强度调制器和与第二强度调制器电连接的第二调制器控制模块;
第二调制器控制模块的输出端与第二电光调制器电连接,第二调制器控制模块与鉴相控制板电连接。
本发明所述的一种采用光控延时网络的光控相控阵系统,作为优选方式,射频信号调制模块包括第一微波合路器和第二微波合路器,第一微波合路器输出端与第一电光调制器电连接,第二微波合路器输出端与第二电光调制器电连接;
第一微波合路器输入信号分别为第一路射频信号和自检微波源输出的自检信号,第二微波合路器输入信号分别为第二路射频信号和自检微波源输出的自检信号。
本发明所述的一种采用光控延时网络的光控相控阵系统,作为优选方式,光接收模块包括与色散光纤电连接的解波分复用器,与解波分复用器的两个输出端口分别电连接的第一光电探测器、第二光电探测器和与第一光电探测器和第二光电探测器输出端均电连接的和差器;
微波耦合组件包括与第一光电探测器输出端电连接的第一微波耦合器和与第二光电探测器输出端电连接的第二微波耦合器,第一微波耦合器和第二微波耦合器均与微波滤波器电连接。
本发明提供一种采用光控延时网络的控制方法,采用波长调谐和色散光纤共同作用的光延时方法,通过改变光在色散光纤中传输时所经历的色散,对光的群速度进行控制,并且利用鉴相控制技术对和波束、差波束的幅相进行调整,进行延时调节,得到延时一致的和波速、差波束。
本发明所述的一种采用光控延时网络的控制方法,作为优选方式,包括以下步骤:
S1、射频信号和监测输入信号调制:第一路射频信号和自检信号输入第一微波合路器合路后进入第一电光调制器进行电光变换,得到第一波长光信号;
同时,第二路射频信号和自检信号输入第二微波合路器合路后进入第二电光调制器进行电光变换,得到第二波长光信号;
自检信号为自检微波源产生的监测输入信号;
S2、色散光纤可调延迟:第一波长光信号和第二波长光信号均进入光合路器后进入色散光纤中,通过改变光在色散光纤中传输时所经历的色散,对光的群速度进行控制,并输出光信号;
S3、和波束、差波束输出:光信号经过解波分复用器分开后分别进入第一光电探测器和第二光电探测器进行光电转换后进入和差器,形成和波束和差波束输出;
S4、监测补偿控制:第一光电探测器输出信号通过第一微波耦合器耦合输出第一监测输出信号至微波滤波器过滤后输入鉴相控制信号采集处理板,第二光电探测器输出信号通过第二微波耦合器耦合输出第一监测输出信号至微波滤波器过滤后输入鉴相控制信号采集处理板,鉴相控制信号采集处理板将采集到的信号传输至鉴相控制板进行鉴相比较,输出第一波长控制信号至第一调制器控制模块,输出第二波长控制信号至第二调制器控制模块;
S5、波长调谐:第一调制器控制模块根据第一波长调谐信号调节第一强度调制器从而调节第一激光器输出的第一激光的波长,第二调制器控制模块根据第二波长调谐信号调节第二强度调制器从而调节第二激光器输出的第二激光的波长;
第一激光进入第一电光调制器进行电光变换后进入光合路器进行波长调谐,第二激光进入第二电光调制器进行电光变换后进入光合路器进行波长调谐,得到延时一致的和波速、差波束。
本发明所述的一种采用光控延时网络的控制方法,作为优选方式,步骤S4中,鉴相控制板对第一光电探测器输出信号和述第二光电探测器输出信号进行延时幅度和相位一致性的监视。
本发明所述的一种采用光控延时网络的控制方法,作为优选方式,步骤S4中,第一波长调谐信号和第二波长调谐信号用于调整和波束、差波束的幅相。
本发明所述的一种采用光控延时网络的控制方法,作为优选方式,步骤S1中的自检信号在光控相控阵系统启动后形成,和波束、差波束的幅相调整一致后关闭;或者在需要实时进行光控延时网络的控制时形成。
本发明监测补偿控制模块主要完成对和波束通道、差波束通道的延时幅度/相位一致性监视,通过调节激光器波长改变两路之间延时差,最终使得两路的延时一致。
本发明是基于“波长调谐+色散光纤”的光延时方法实现延时调节,通过改变光在色散光纤传输时所经历的色散,从而对光的群速度进行控制,达到可调延迟的目的。由于色散光纤对于不同的波长具有不同的色散特性,所以可以通过调节波长的方法来调节延迟时间,这种方式具有较大的时宽带宽积(约105量级),延迟量可达微秒量级,借助连续可调的波长变换可以实现延迟量的连续可调。该方法具有延时控制精度高、系统紧凑等优点。
本发明采用鉴相控制技术对和波束通道、差波束通道的幅相进行调整,从而实现大带宽无色散移相 ,利用鉴相控制板对和波束通道、差波束通道延时幅度/相位一致性的监视,通过调节激光器波长改变两路之间延时差,最终使得两路的延时一致。
本发明的具体具体工作流程为:
(1)输入的两路射频信号与自检微波源产生的监测信号经微波合路器后分别经MZM电光调制器后完成电光变换,转换为不同波长的光信号,
(2)这两路光信号经合路器后在一根色散光纤21里传输,通过改变光在光纤传输时所经历的色散,从而对光的群速度进行控制,达到可调延迟的目的,色散光纤输出的光信号通过解波分复用器(DEMUX)分开,
(3)再通过光电探测器(PD)完成光电转换,最后这两路信号通过和差器32形成和差输出。
(4)与此同时,对探测器的输出耦合一部分用于鉴相控制。鉴相控制在完成对PD1和PD2的输出进行鉴相比较后,根据相位差的结果,调节两激光器的波长,使得两通道的延时一致。为了避免自检信号带来的影响,监测补偿控制一般在开机后自动完成,然后关闭自检信号,在光控相控阵模块工作过程中监测补偿控制模块处于待机状态,如果上级系统需要实时校准链路,可下发控制命令使其实时工作。
本发明具有以下优点:
1)本发明利用“波长调谐+色散光纤”这种方案,通过改变光在光纤传输时所经历的色散,从而对光的群速度进行控制,达到可调延迟的目的。由于光纤对于不同的波长具有不同的色散特性,所以可以通过调节波长的方法来调节延迟时间,这种方式具有较大的时宽带宽积(约105量级),延迟量可达微秒量级,极大提高延时控制精度。
2)本发明方法的监测补偿控制,采用鉴相器完成对光控相控阵模块通道间的延时幅度/相位一致性的监视,通过调节激光器波长改变两路之间延时差,最终使得两路的延时一致,实现了移相精度的监测补偿,具有创新性。
3)本发明方法通过光控相控阵实现大带宽雷达的无色散移相扫描,可用于高分辨探测与广域侦察雷达,具有广泛的应用背景。
附图说明
图1为一种采用光控延时网络的光控相控阵系统及其控制方法现有技术并联结构示意图;
图2为一种采用光控延时网络的光控相控阵系统及其控制方法现有技术光纤环结构示意图;
图3为一种采用光控延时网络的光控相控阵系统及其控制方法现有技术串联结构示意图;
图4为一种采用光控延时网络的光控相控阵系统结构原理图;
图5为一种采用光控延时网络的光控相控阵系统结构第一激光器模块示意图;
图6为一种采用光控延时网络的光控相控阵系统结构第二激光器模块示意图;
图7为一种采用光控延时网络的光控相控阵系统结构示意图;
图8为一种采用光控延时网络的光控相控阵系统鉴相控制板示意图;
图9为一种采用光控延时网络的控制方法流程图。
附图标记:
1、光发射模块; 11、第一激光器模块; 111、第一激光器; 112、第一激光器驱动电路; 113、第一强度调制器; 114、第一调制器控制模块; 12、第二激光器模块; 121、第二激光器; 122、第二激光器驱动电路; 123、第二强度调制器; 124、第二调制器控制模块; 13、射频信号调制模块; 131、第一微波合路器; 132、第二微波合路器; 14、调制模块; 141、第一电光调制器; 142、第二电光调制器; 143、光合路器; 2、光延时模块; 21、色散光纤; 3、光接收模块; 31、解波分复用器; 32、第一光电探测器; 33、第二光电探测器; 34、和差器;4、监测补偿控制模块; 41、微波耦合组件; 411、第一微波耦合器; 412、第二微波耦合器;42、微波滤波器; 43、鉴相控制信号采集处理板;44、鉴相控制板; 45、自检微波源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
实施例1
如图4所示,一种采用光控延时网络的光控相控阵系统,包括依次电连接的光发射模块1、光延时模块2、光接收模块3和与光发射模块1、光接收模块3均电连接的监测补偿控制模块4;
光发射模块1用于接收射频信号并进行光电转换,光发射模块1用于产生激光并进行光电转换,光延时模块2用于进行延时调节,光接收模块3用于进行光电探测并形成和波束、差波束输出,监测补偿控制模块4用于监视和波束、差波束的延时幅度、相位并通过调整光发射模块1波长改变和波束、差波束延时差,得到延时相同的和波束、差波束;
光发射模块1包括并列设置的第一激光器模块11、第二激光器模块12,设置在第一激光器模块11一侧的射频信号调制模块13和与第一激光器模块11、第二激光器模块12、射频信号调制模块13均电连接的调制模块14,第一激光器模块11、第二激光器模块12和射频信号调制模块13均与监测补偿控制模块4电连接,调制模块14的输出端与光延时模块2的输入端电连接;
调制模块14包括第一电光调制器141,第二电光调制器142和与第一电光调制器141输出端、第二电光调制器142输出端均电连接的光合路器143,第一电光调制器141与第一激光器模块11和射频信号调制模块13均电连接,第二电光调制器142与第二激光器模块12和射频信号调制模块13均电连接,光合路器143与光延时模块2的输入端电连接;
光延时模块2包括色散光纤21;
监测补偿控制模块4包括依次电连接的微波耦合组件41、微波滤波器42、鉴相控制信号采集处理板43、鉴相控制板44和与射频信号调制模块13电连接的自检微波源45;
微波耦合组件41的另一端与光接收模块3电连接,鉴相控制板44与第一激光器模块11和第二激光器模块12均电连接。
实施例2
如图4所示,一种采用光控延时网络的光控相控阵系统,包括依次电连接的光发射模块1、光延时模块2、光接收模块3和与光发射模块1、光接收模块3均电连接的监测补偿控制模块4;
光发射模块1用于接收射频信号并进行光电转换,光发射模块1用于产生激光并进行光电转换,光延时模块2用于进行延时调节,光接收模块3用于进行光电探测并形成和波束、差波束输出,监测补偿控制模块4用于监视和波束、差波束的延时幅度、相位并通过调整光发射模块1波长改变和波束、差波束延时差,得到延时相同的和波束、差波束;
光发射模块1包括并列设置的第一激光器模块11、第二激光器模块12,设置在第一激光器模块11一侧的射频信号调制模块13和与第一激光器模块11、第二激光器模块12、射频信号调制模块13均电连接的调制模块14,第一激光器模块11、第二激光器模块12和射频信号调制模块13均与监测补偿控制模块4电连接,调制模块14的输出端与光延时模块2的输入端电连接;
调制模块14包括第一电光调制器141,第二电光调制器142和与第一电光调制器141输出端、第二电光调制器142输出端均电连接的光合路器143,第一电光调制器141与第一激光器模块11和射频信号调制模块13均电连接,第二电光调制器142与第二激光器模块12和射频信号调制模块13均电连接,光合路器143与光延时模块2的输入端电连接;
光延时模块2包括色散光纤21;
监测补偿控制模块4包括依次电连接的微波耦合组件41、微波滤波器42、鉴相控制信号采集处理板43、鉴相控制板44和与射频信号调制模块13电连接的自检微波源45;
微波耦合组件41的另一端与光接收模块3电连接,鉴相控制板44与第一激光器模块11和第二激光器模块12均电连接;
如图5所示,第一激光器模块11包括第一激光器111,与第一激光器111均电连接的第一激光器驱动电路112、第一强度调制器113和与第一强度调制器113电连接的第一调制器控制模块114;
第一调制器控制模块114的输出端与第一电光调制器141电连接,第一调制器控制模块114与鉴相控制板44电连接;
如图6所示,第二激光器模块12包括第二激光器121,与第二激光器121均电连接的第二激光器驱动电路122、第二强度调制器123和与第二强度调制器123电连接的第二调制器控制模块124;
第二调制器控制模块124的输出端与第二电光调制器142电连接,第二调制器控制模块124与鉴相控制板44电连接;
如图7所示,射频信号调制模块13包括第一微波合路器131和第二微波合路器132,第一微波合路器131输出端与第一电光调制器141电连接,第二微波合路器132输出端与第二电光调制器142电连接;
第一微波合路器131输入信号分别为第一路射频信号和自检微波源45输出的自检信号,第二微波合路器132输入信号分别为第二路射频信号和自检微波源45输出的自检信号;
光接收模块3包括与色散光纤21电连接的解波分复用器31,与解波分复用器31的两个输出端口分别电连接的第一光电探测器32、第二光电探测器33和与第一光电探测器32和第二光电探测器33输出端均电连接的和差器34;
微波耦合组件41包括与第一光电探测器32输出端电连接的第一微波耦合器411和与第二光电探测器33输出端电连接的第二微波耦合器412,第一微波耦合器411和第二微波耦合器412均与微波滤波器42电连接;
鉴相控制板44的工作原理如图8所示。
实施例3
一种采用光控延时网络的控制方法,采用波长调谐和色散光纤共同作用的光延时方法,通过改变光在色散光纤21中传输时所经历的色散,对光的群速度进行控制,并且利用鉴相控制技术对和波束、差波束的幅相进行调整,进行延时调节,得到延时一致的和波速、差波束。
如图9所示,包括以下步骤:
S1、射频信号和监测输入信号调制:第一路射频信号和自检信号输入第一微波合路器131合路后进入第一电光调制器141进行电光变换,得到第一波长光信号;
同时,第二路射频信号和自检信号输入第二微波合路器132合路后进入第二电光调制器142进行电光变换,得到第二波长光信号;
自检信号为自检微波源45产生的监测输入信号;
自检信号在光控相控阵系统启动后形成,和波束、差波束的幅相调整一致后关闭;或者在需要实时进行光控延时网络的控制时形成;
S2、色散光纤可调延迟:第一波长光信号和第二波长光信号均进入光合路器143后进入色散光纤21中,通过改变光在色散光纤21中传输时所经历的色散,对光的群速度进行控制,并输出光信号;
S3、和波束、差波束输出:光信号经过解波分复用器31分开后分别进入第一光电探测器32和第二光电探测器33进行光电转换后进入和差器34,形成和波束和差波束输出;
S4、监测补偿控制:第一光电探测器32输出信号通过第一微波耦合器411耦合输出第一监测输出信号至微波滤波器42过滤后输入鉴相控制信号采集处理板43,第二光电探测器33输出信号通过第二微波耦合器412耦合输出第一监测输出信号至微波滤波器42过滤后输入鉴相控制信号采集处理板43,鉴相控制信号采集处理板43将采集到的信号传输至鉴相控制板44进行鉴相比较,输出第一波长控制信号至第一调制器控制模块114,输出第二波长控制信号至第二调制器控制模块124;
鉴相控制板44对第一光电探测器32输出信号和述第二光电探测器33输出信号进行延时幅度和相位一致性的监视;
第一波长调谐信号和第二波长调谐信号用于调整和波束、差波束的幅相。
S5、波长调谐:第一调制器控制模块114根据第一波长调谐信号调节第一强度调制器113从而调节第一激光器111输出的第一激光的波长,第二调制器控制模块124根据第二波长调谐信号调节第二强度调制器123从而调节第二激光器121输出的第二激光的波长;
第一激光进入第一电光调制器141进行电光变换后进入光合路器143进行波长调谐,第二激光进入第二电光调制器142进行电光变换后进入光合路器143进行波长调谐,得到延时一致的和波速、差波束。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用光控延时网络的光控相控阵系统,其特征在于:包括依次电连接的光发射模块(1)、光延时模块(2)、光接收模块(3)和与所述光发射模块(1)、所述光接收模块(3)均电连接的监测补偿控制模块(4);
所述光发射模块(1)用于接收射频信号并进行光电转换,所述光发射模块(1)用于产生激光并进行光电转换,所述光延时模块(2)用于进行延时调节,所述光接收模块(3)用于进行光电探测并形成和波束、差波束输出,所述监测补偿控制模块(4)用于监视所述和波束、所述差波束的延时幅度、相位并通过调整所述光发射模块(1)波长改变所述和波束、所述差波束延时差,得到延时相同的所述和波束、所述差波束;
所述光发射模块(1)包括并列设置的第一激光器模块(11)、第二激光器模块(12),设置在所述第一激光器模块(11)一侧的射频信号调制模块(13)和与所述第一激光器模块(11)、所述第二激光器模块(12)、所述射频信号调制模块(13)均电连接的调制模块(14),所述第一激光器模块(11)、所述第二激光器模块(12)和所述射频信号调制模块(13)均与所述监测补偿控制模块(4)电连接,所述调制模块(14)的输出端与所述光延时模块(2)的输入端电连接;
所述调制模块(14)包括第一电光调制器(141),第二电光调制器(142)和与所述第一电光调制器(141)输出端、所述第二电光调制器(142)输出端均电连接的光合路器(143),所述第一电光调制器(141)与所述第一激光器模块(11)和所述射频信号调制模块(13)均电连接,所述第二电光调制器(142)与所述第二激光器模块(12)和所述射频信号调制模块(13)均电连接,所述光合路器(143)与所述光延时模块(2)的输入端电连接;
所述光延时模块(2)包括色散光纤(21);
所述监测补偿控制模块(4)包括依次电连接的微波耦合组件(41)、微波滤波器(42)、鉴相控制信号采集处理板(43)、鉴相控制板(44)和与所述射频信号调制模块(13)电连接的自检微波源(45);
所述微波耦合组件(41)的另一端与所述光接收模块(3)电连接,所述鉴相控制板(44)与所述第一激光器模块(11)和所述第二激光器模块(12)均电连接。
2.根据权利要求1所述的一种采用光控延时网络的光控相控阵系统,其特征在于:所述第一激光器模块(11)包括第一激光器(111),与所述第一激光器(111)均电连接的第一激光器驱动电路(112)、第一强度调制器(113)和与所述第一强度调制器(113)电连接的第一调制器控制模块(114);
所述第一调制器控制模块(114)的输出端与所述第一电光调制器(141)电连接,所述第一调制器控制模块(114)与所述鉴相控制板(44)电连接。
3.根据权利要求1所述的一种采用光控延时网络的光控相控阵系统,其特征在于:所述第二激光器模块(12)包括第二激光器(121),与所述第二激光器(121)均电连接的第二激光器驱动电路(122)、第二强度调制器(123)和与所述第二强度调制器(123)电连接的第二调制器控制模块(124);
所述第二调制器控制模块(124)的输出端与所述第二电光调制器(142)电连接,所述第二调制器控制模块(124)与所述鉴相控制板(44)电连接。
4.根据权利要求1所述的一种采用光控延时网络的光控相控阵系统,其特征在于:
所述射频信号调制模块(13)包括第一微波合路器(131)和第二微波合路器(132),所述第一微波合路器(131)输出端与所述第一电光调制器(141)电连接,所述第二微波合路器(132)输出端与所述第二电光调制器(142)电连接;
所述第一微波合路器(131)输入信号分别为第一路射频信号和所述自检微波源(45)输出的自检信号,所述第二微波合路器(132)输入信号分别为第二路射频信号和所述自检微波源(45)输出的自检信号。
5.根据权利要求1所述的一种采用光控延时网络的光控相控阵系统,其特征在于:所述光接收模块(3)包括与所述色散光纤(21)电连接的解波分复用器(31),与所述解波分复用器(31)的两个输出端口分别电连接的第一光电探测器(32)、第二光电探测器(33)和与所述第一光电探测器(32)和所述第二光电探测器(33)输出端均电连接的和差器(34);
所述微波耦合组件(41)包括与所述第一光电探测器(32)输出端电连接的第一微波耦合器(411)和与所述第二光电探测器(33)输出端电连接的第二微波耦合器(412),所述第一微波耦合器(411)和所述第二微波耦合器(412)均与所述微波滤波器(42)电连接。
6.一种采用光控延时网络的控制方法,其特征在于:采用波长调谐和色散光纤共同作用的光延时方法,通过改变光在色散光纤(21)中传输时所经历的色散,对光的群速度进行控制,并且利用鉴相控制技术对和波束、差波束的幅相进行调整,进行延时调节,得到延时一致的所述和波速、所述差波束。
7.根据权利要求6所述的一种采用光控延时网络的控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、射频信号和监测输入信号调制:第一路射频信号和自检信号输入第一微波合路器(131)合路后进入第一电光调制器(141)进行电光变换,得到第一波长光信号;
同时,第二路射频信号和自检信号输入第二微波合路器(132)合路后进入第二电光调制器(142)进行电光变换,得到第二波长光信号;
所述自检信号为自检微波源(45)产生的监测输入信号;
S2、色散光纤可调延迟:所述第一波长光信号和所述第二波长光信号均进入光合路器(143)后进入色散光纤(21)中,通过改变光在色散光纤(21)中传输时所经历的色散,对光的群速度进行控制,并输出光信号;
S3、和波束、差波束输出:所述光信号经过解波分复用器(31)分开后分别进入第一光电探测器(32)和第二光电探测器(33)进行光电转换后进入和差器(34),形成和波束和差波束输出;
S4、监测补偿控制:所述第一光电探测器(32)输出信号通过第一微波耦合器(411)耦合输出第一监测输出信号至微波滤波器(42)过滤后输入鉴相控制信号采集处理板(43),所述第二光电探测器(33)输出信号通过第二微波耦合器(412)耦合输出第一监测输出信号至所述微波滤波器(42)过滤后输入所述鉴相控制信号采集处理板(43),所述鉴相控制信号采集处理板(43)将采集到的信号传输至鉴相控制板(44)进行鉴相比较,输出第一波长控制信号至第一调制器控制模块(114),输出第二波长控制信号至第二调制器控制模块(124);
S5、波长调谐:所述第一调制器控制模块(114)根据第一波长调谐信号调节第一强度调制器(113)从而调节第一激光器(111)输出的第一激光的波长,所述第二调制器控制模块(124)根据第二波长调谐信号调节第二强度调制器(123)从而调节第二激光器(121)输出的第二激光的波长;
所述第一激光进入第一电光调制器(141)进行电光变换后进入所述光合路器(143)进行波长调谐,所述第二激光进入第二电光调制器(142)进行电光变换后进入所述光合路器(143)进行波长调谐,得到延时一致的所述和波速、所述差波束。
8.根据权利要求7所述的一种采用光控延时网络的控制方法,其特征在于:步骤S4中,所述鉴相控制板(44)对所述第一光电探测器(32)输出信号和所述述第二光电探测器(33)输出信号进行延时幅度和相位一致性的监视。
9.根据权利要求8所述的一种采用光控延时网络的控制方法,其特征在于:步骤S4中,所述第一波长调谐信号和所述第二波长调谐信号用于调整所述和波束、所述差波束的幅相。
10.根据权利要求7所述的一种采用光控延时网络的控制方法,其特征在于:步骤S1中的所述自检信号在光控相控阵系统启动后形成,所述和波束、所述差波束的幅相调整一致后关闭;或者在需要实时进行光控延时网络的控制时形成。
CN202110982560.1A 2021-08-25 2021-08-25 一种采用光控延时网络的光控相控阵系统及其控制方法 Active CN113900248B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110982560.1A CN113900248B (zh) 2021-08-25 2021-08-25 一种采用光控延时网络的光控相控阵系统及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110982560.1A CN113900248B (zh) 2021-08-25 2021-08-25 一种采用光控延时网络的光控相控阵系统及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113900248A CN113900248A (zh) 2022-01-07
CN113900248B true CN113900248B (zh) 2023-07-04

Family

ID=79187981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110982560.1A Active CN113900248B (zh) 2021-08-25 2021-08-25 一种采用光控延时网络的光控相控阵系统及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113900248B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6301048B1 (en) * 2000-05-19 2001-10-09 Avanex Corporation Tunable chromatic dispersion and dispersion slope compensator utilizing a virtually imaged phased array
US6337660B1 (en) * 1993-09-17 2002-01-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber optic true time-delay array antenna feed system
CN111641458A (zh) * 2020-04-30 2020-09-08 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种通用型多通道光学色散延时器
CN113067635A (zh) * 2021-03-22 2021-07-02 中国电子科技集团公司第三十八研究所 基于集成光延迟芯片的收发一体相控阵波束合成装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6337660B1 (en) * 1993-09-17 2002-01-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber optic true time-delay array antenna feed system
US6301048B1 (en) * 2000-05-19 2001-10-09 Avanex Corporation Tunable chromatic dispersion and dispersion slope compensator utilizing a virtually imaged phased array
CN111641458A (zh) * 2020-04-30 2020-09-08 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种通用型多通道光学色散延时器
CN113067635A (zh) * 2021-03-22 2021-07-02 中国电子科技集团公司第三十八研究所 基于集成光延迟芯片的收发一体相控阵波束合成装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张业斌 ; 吴彭生 ; 李琳 ; .基于光纤色散的X波段光控相控阵波束形成技术.科技创新与应用.2018,(第22期),全文. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113900248A (zh) 2022-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3064956B1 (en) Fully optically controlled phased array radar transmitter
CN111181683B (zh) 一种基于微波光子的超宽带接收机的装置及设计方法
US11936433B2 (en) Integrated microwave photon transceiving front-end for phased array system
CN107272016B (zh) 基于光开关的波束扫描光控相控阵雷达
CN111551914B (zh) 光相控阵列器件、激光雷达及基于激光雷达的探测方法
CN113067635B (zh) 基于集成光延迟芯片的收发一体相控阵波束合成装置
US7084811B1 (en) Agile optical wavelength selection for antenna beamforming
CN107086892B (zh) 形成微波光子光控波束的系统
CN106027134B (zh) 一种光子微波相控阵收发系统及其方法
US8779977B2 (en) Electro optical scanning phased array antenna for pulsed operation
US20030080899A1 (en) Phased array antenna using gain switched multimode fabry-perot laser diode and high-dispersion-fiber
CN108448252B (zh) 一种大带宽、大角度、连续扫描光控相控阵天线接收装置及方法
WO2023134702A1 (zh) 一种可编程二维同时多波束光控相控阵接收机芯片及多波束控制方法
CN109193318B (zh) 基于锁模激光器的上下变频系统
CN103414519A (zh) 光控微波波束形成器
CN110492941B (zh) 一种光信号收发装置
CN112485777A (zh) 基于可插拔式收发组件的光控微波相控阵雷达系统及反馈控制方法
CN114157391A (zh) 波束赋形装置及其波束赋形方法
CN115459859A (zh) 一种基于光注入锁定动态选频的光子学超宽带太赫兹跳频源
KR102611737B1 (ko) 위상 배열 안테나를 이용한 광학식 빔포밍 장치 및 이의 동작 방법
CN113900248B (zh) 一种采用光控延时网络的光控相控阵系统及其控制方法
CN117040575A (zh) 一种多波长调制的相干光学接收多波束形成装置及方法
CN114296033B (zh) 一种光控接收波束形成方法及装置
CN114966717A (zh) 一种基于准直光束的侦测系统和方法、激光雷达系统
CN113851919B (zh) 扫频电信号生成系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant