CN114614904A - Pawg与obfn功能集成的信号产生装置及方法 - Google Patents

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CN114614904A CN202210236675.0A CN202210236675A CN114614904A CN 114614904 A CN114614904 A CN 114614904A CN 202210236675 A CN202210236675 A CN 202210236675A CN 114614904 A CN114614904 A CN 114614904A
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Abstract

本申请涉及信号产生技术领域，特别涉及一种PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置及方法，其中，装置包括：微波光子任意波形发生器单元，用于产生光载射频信号；光控波束成形网络单元，用于基于光载射频信号构建光控波束成形网络；光电转换单元，用于对光控波束成形网络的光载射频信号进行光电转换，得到多路射频信号，其中，多路射频信号的每路射频信号具有不同延时量；相控阵天线单元，用于将多路射频信号发射到空间，生成预设波束指向的信号。由此，解决了相关技术中电光转换过程的系统损耗和产生信号时宽和延时分辨率无法同时满足需求，从而无法满足长距离探测需求，未能实现光子任意波形产生与光控波束成形的高效功能集成的技术问题。

Description

PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置及方法
技术领域
本申请涉及信号产生技术领域，特别涉及一种PAWG photonic arbitrarywaveform generator，光子任意波形发生器)与OBFN(Optical Beam-Forming Network，光波束形成网络)功能集成的信号产生装置及方法。
背景技术
目前，相控阵雷达是由多个辐射单元组成的雷达阵列，利用电磁波相干原理，通过控制不同辐射单元的相位构建波束成形网络，获得灵活可控的波束指向。由于其具有波束扫描快速、机动性强、可靠性高等优势，已经被广泛应用在国防军事领域。目前，基于高分辨率、高抗干扰能力的性能需求，相控阵雷达正向大带宽方向发展。然而，在使用电移相网络的宽带相控阵雷达中，不同频率的信号具有不同的发射角度，从而造成波束倾斜。为了解决波束倾斜问题，微波光子相控阵雷达使用基于OTTD(optical true time delay，光学真延时)的光控波束成形网络(OBFN)，在各辐射单元间引入延时来替代相移，使得系统在发射宽带信号时波束指向不随频率而改变，同时，具有低损耗、抗电磁干扰等优势。
相关技术中，现有的基于光真延时技术的光控相控阵雷达主要有由两大类，一类是将光子波束成形网络与基于电子技术的射频信号发生器结合，由电信号产生器产生射频信号，然后将其调制到光载波上，实现电/光转换，再在光域经过波束成形网络，最后使用光电探测器将各路信号分别从光域转换到电域，经过射频前端和天线阵列将信号发射，获得预设波束指向的信号。这一类技术方案的缺点是需要经过多次电光、光电转换过程，从而增加了系统损耗；另一类是将微波光子信号产生与光控波束成形结合，利用基于频时映射原理的微波光子信号产生器产生光载射频信号，然后直接经过光控波束成形网络实现波束成形，最后再经光电转换和射频前端将信号发射，从而获得预设波束指向的信号。相关实施例避免了射频信号调制的电/光转换过程，简化了系统结构，在功能集成的基础上减小了系统损耗。但相关技术中，主要使用基于频时映射的波形产生方法，产生的信号时间宽度仅有ns量级，不能满足长距离雷达探测需求。
综上，在现有的光子波束成形网络与基于电子技术的信号射频信号发生器结合的技术方案中，电光转换过程增加了系统损耗，而微波光子信号产生与光控波束成形结合的技术方案虽然能避免电光转换过程带来的损耗，但目前已有的信号产生方法存在产生信号时宽低、延时分辨率低等问题，亟待解决。
发明内容
本申请提供一种PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置及方法，以解决相关技术中电光转换过程的系统损耗和产生信号时宽和延时分辨率无法同时满足需求，从而无法满足长距离探测需求，未能实现光子任意波形产生与光控波束成形的高效功能集成的技术问题。
本申请第一方面实施例提供一种PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置，包括：微波光子任意波形发生器单元，用于产生光载射频信号；光控波束成形网络单元，用于基于所述光载射频信号构建光控波束成形网络；光电转换单元，用于对所述光控波束成形网络的光载射频信号进行光电转换，得到多路射频信号，其中，所述多路射频信号的每路射频信号具有不同延时量；相控阵天线单元，用于将所述多路射频信号发射到空间，生成预设波束指向的信号。
可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：设置于所述光电转换单元与所述相控阵天线单元之间的射频前端，用于对所述多路射频信号进行滤波和放大处理，得到处理后满足预设条件的多路射频信号。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述微波光子任意波形发生器单元包括：数字信号产生器，用于对波形进行量化与编码处理，产生比特率为预设值的N位二进制数字信号，其中，N为正整数；光源阵列，所述光源阵列包含多个非相干光源；调制器阵列，所述调制器阵列包含与所述多个非相干光源一一对应设置的多个调制器，用于生成多个不同波长载波的光载二进制信号；波分复用器，所述波分复用器包含1×N路波分复用器，每个支路对应的光波长对应所述光源阵列的各路光波长，用于将不同波长的已调信号合并为一路，得到光载基带信号；变频信号本振源，用于产生微波光子变频所需的上变频本振信号；微波光子变频器，用于基于所述上变频本振信号，将所述光载基带信号进行上变频，得到光载射频信号。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述光控波束成形网络单元进一步用于根据预设的不同波束指向角对所述光载射频信号进行光控波束成形处理，产生M路具有不同延时的光载射频信号，其中，M为正整数。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述光电转换单元包括：光电探测器阵列，其中，所述光电探测器阵列包含M个光电探测器，用于对所述M路具有不同延时的光载射频信号进行光电转换，得到M路具有不同延时的射频信号。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述相控阵天线单元包括：相控阵天线阵列，所述相控阵天线阵列包含M个相控阵天线，用于将对应的具有不同延时的射频信号发射到所述空间。
本申请第二方面实施例提供一种PAWG与OBFN功能集成的信号产生方法，采用如上述实施例所述的PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置，其中，方法包括以下步骤：产生所述光载射频信号；基于所述光载射频信号构建所述光控波束成形网络；对所述光控波束成形网络的光载射频信号进行光电转换，得到所述多路射频信号，其中，所述多路射频信号的每路射频信号具有不同延时量；以及将所述多路射频信号发射到空间，生成所述预设波束指向的信号。
可选地，在本申请的一个实施例中，在所述将所述多路射频信号发射到所述空间之前，还包括：对所述多路射频信号进行滤波和放大处理，得到处理后满足预设条件的多路射频信号。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述产生所述光载射频信号，包括：用于对波形进行量化与编码处理，产生比特率为预设值的N位二进制数字信号，其中，N为正整数；生成多个不同波长载波的光载二进制信号；将不同波长的已调信号合并为一路，得到光载基带信号；产生微波光子变频所需的上变频本振信号；基于所述上变频本振信号，将所述光载基带信号进行上变频，得到光载射频信号。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述基于所述光载射频信号构建所述光控波束成形网络，包括：根据预设的不同波束指向角对所述光载射频信号进行光控波束成形处理，产生M路具有不同延时的光载射频信号，其中，M为正整数。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述对所述光控波束成形网络的光载射频信号进行光电转换，得到所述多路射频信号，包括：对所述M路具有不同延时的光载射频信号进行光电转换，得到M路具有不同延时的射频信号。
本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的PAWG与OBFN功能集成的信号产生方法。
本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现上述实施例所述的PAWG与OBFN功能集成的信号产生方法。
本申请的实施例可以基于微波光子数模转换器原理和光子变频原理产生宽带任意信号，基于光真延时原理对光载射频信号进行波束成形处理，最终产生指定指向角的宽带任意波形，实现微波光子任意信号产生和光控波束成形的光域功能集成的同时，其进行信号产生只需经过一次光/电转换，系统功率损耗得到降低，即电光转换过程的系统损耗和产生信号时宽和延时分辨率同时满足需求。由此，解决了相关技术中电光转换过程的系统损耗和产生信号时宽和延时分辨率无法同时满足需求，从而无法满足长距离探测需求，未能实现光子任意波形产生与光控波束成形的高效功能集成的技术问题。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例提供的一种PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置的结构示意图；
图2为根据本申请一个具体实施例的PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置的结构示意图；
图3为根据本申请另一个具体实施例的PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置的结构示意图；
图4为根据本申请另一个具体实施的PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置的结构示意图；
图5为根据本申请一个实施例提供的PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置的仿真结果示意图；
图6为根据本申请实施例提供的一种PAWG与OBFN功能集成的信号产生方法的流程图；以及
图7为申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置、方法、电子设备及存储介质。针对上述背景技术中提到的相关技术中，电光转换过程的系统损耗和产生信号时宽和延时分辨率无法同时满足需求，从而无法满足长距离探测需求，未能实现光子任意波形产生与光控波束成形的高效功能集成的技术的问题，本申请提供了一种PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置，在该装置中，基于微波光子数模转换器原理和光子变频原理产生宽带任意信号，基于光真延时原理对光载射频信号进行波束成形处理，最终产生指定指向角的宽带任意波形，实现微波光子任意信号产生和光控波束成形的光域功能集成。同时，由于使用该装置进行信号产生只需经过一次光/电转换，系统功率损耗得到降低。由此，解决了相关技术中电光转换过程的系统损耗和产生信号时宽和延时分辨率无法同时满足需求，从而无法满足长距离探测需求，未能实现光子任意波形产生与光控波束成形的高效功能集成的技术问题。
具体而言，图1为根据本申请实施例提供的一种PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置的结构示意图。
如图1所示，该PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置10包括：微波光子任意波形发生器单元100、光控波束成形网络单元200、光电转换单元300和相控阵天线单元400。
具体地，微波光子任意波形发生器单元100，用于产生光载射频信号。
光控波束成形网络单元200，用于基于光载射频信号构建光控波束成形网络。
可以理解的是，微波光子任意波形发生器单元100的输出端连接光控波束成形网络单元200的输入端，微波光子任意波形发生器单元100用于产生光载射频信号，并将光载射频信号输入光控波束成形网络单元200。
光电转换单元300，用于对光控波束成形网络的光载射频信号进行光电转换，得到多路射频信号，其中，多路射频信号的每路射频信号具有不同延时量。
可以理解的是，光控波束成形网络单元200的输出端连接光电转换单元300的输入端，用于构建光控波束成形网络。
相控阵天线单元400，用于将多路射频信号发射到空间，生成预设波束指向的信号。
即言，本申请实施例通过相控阵天线400发射到空间，得到预设波束指向的信号。本申请实施例将微波光子任意波形产生与光控波束成形功能集成设置，从而解决现有光控波束成形技术电光转换损耗大、产生信号时宽低等问题，实现光子任意波形产生与光控波束成形的高效功能集成。
可选地，在本申请的一个实施例中，如图2所示，本申请实施例的装置10还包括：射频前端500。
其中，射频前端500设置于光电转换单元300与相控阵天线单元400之间，射频前端500用于对多路射频信号进行滤波和放大处理，得到处理后满足预设条件的多路射频信号。
可以理解的是，如图2所示，光电转换单元300的输出端与射频前端500与相控阵天线单元400的输入端连接，在光电转换单元300对光控波束成形网络输出的光载射频信号进行光电转换后，得到多路具有不同延时量的射频信号，送入射频前端500，从而射频前端500用于对各路具有不同延时量的射频信号进行滤波和放大。
综上，本申请实施例基于光学数模转换和光子变频原理实现微波光子任意波形产生，基于光真延时原理构建光控波束成形网络，可以同时完成宽带信号的PAWG和OBFN功能，产生具有大时间带宽积、指定波束指向的任意波形，实现全光功能集成任意信号产生。同时，由于本申请实施例进行信号产生只需经过一次光/电转换，系统功率损耗得到降低。
可选地，在本申请的一个实施例中，如图3所示，微波光子任意波形发生器单元100包括：数字信号产生器101、光源阵列102、调制器阵列103、波分复用器104、变频信号本振源105、微波光子变频器106。
其中，如图3所示，数字信号产生器101，用于对波形进行量化与编码处理，产生比特率为预设值的N位二进制数字信号，其中，N为正整数。光源阵列102，光源阵列包含多个非相干光源。调制器阵列103，调制器阵列103包含与多个非相干光源一一对应设置的多个调制器，用于生成多个不同波长载波的光载二进制信号；波分复用器104，波分复用器104包含1×N路波分复用单元，每个支路对应的光波长对应光源阵列102的各路光波长，用于将不同波长的已调信号合并为一路，得到光载基带信号；变频信号本振源105，用于产生微波光子变频所需的上变频本振信号；微波光子变频器106，用于基于上变频本振信号，将光载基带信号进行上变频，得到光载射频信号。
具体而言，如图3所示，数字信号产生器101的输出端连接调制器阵列103的微波输入端，光源阵列102连接调制器阵列103的光输入端，调制器阵列103的输出端连接波分复用器104的输入端，波分复用器104的输出端连接微波光子变频器106的光输入端，变频信号本振源105的输出端连接微波光子变频器106的微波输入端。数字信号产生器101用于对波形进行量化、编码，产生比特率为fs的N位二进制数字信号，比特率fs需满足fs≥2×B，其中B表示产生信号的带宽。光源阵列102包含N个非相干光源，各光源两两之间的频率差需大于下述的光电探测器阵列中光电探测器带宽。调制器阵列103包含N个调制器，第i个光源的输出注入调制器阵列103中的第i个调制器，数字信号产生器101产生的第i位数字信号Di用于调制调制器阵列103中的第i个调制器(1≤i≤N)，使得调制器阵列103的输出为N个不同波长载波的光载二进制信号。波分复用器104包含1×N路波分复用单元，各支路对应的光波长对应光源阵列102的各路光波长，将不同波长的已调信号合并为一路，得到光载基带信号。微波光子变频器106用于将光载基带信号进行上变频，得到光载射频信号。变频信号本振源105用于产生微波光子变频所需的上变频本振信号。
需要说明的是，当信号产生不需要上变频过程时，微波光子任意波形发生器单元100中的变频信号本振源105和微波光子变频器106可以省略。
可选地，在本申请的一个实施例中，光控波束成形网络单元200进一步用于根据预设的不同波束指向角对光载射频信号进行光控波束成形处理，产生M路具有不同延时的光载射频信号，其中，M为正整数。
具体而言，光控波束成形网络单元200的输入端与微波光子任意波形发生器单元100的输出端连接，光控波束成形网络单元200用于根据设置的不同波束指向角对产生的光载射频信号进行光控波束成形处理，产生M路具有不同延时的光载射频信号。
可选地，在本申请的一个实施例中，如图3所示，光电转换单元300包括：光电探测器阵列301。
其中，光电探测器阵列301包含M个光电探测器，用于对M路具有不同延时的光载射频信号进行光电转换，得到M路具有不同延时的射频信号。
进一步地，光电探测器阵列301的输入端与光控波束成形网络单元200的输出端连接。光电探测器阵列301包含M个光电探测器，用于对M路具有不同延时的光载射频信号进行光电转换，得到M路具有不同延时的射频信号。
可选地，在本申请的一个实施例中，如图3所示，相控阵天线单元400包括：相控阵天线阵列401。
其中，相控阵天线阵列401包含M个相控阵天线，用于将对应的具有不同延时的射频信号发射到空间。
在实际执行的过程中，射频前端500及相控阵天线单元400包括：射频前端阵列501和相控阵天线阵列401。其中，光电转换单元300的输出端与射频前端阵列501的输入端连接，射频前端阵列501的输出端与相控阵天线阵列401的输入端连接。射频前端阵列501包含M个射频前端，用于将M路具有不同延时的射频信号分别进行滤波和放大；相控阵天线阵列401用于将M路经滤波、放大后的具有不同延时的射频信号发射到空间，从而能够产生大时间带宽积的任意波形，可应用在雷达、无线通信等场景中，同时能够实现光控波束成形，产生指定波束指向角的波束，在实现波形产生与波束成形的功能集成的基础上，降低电光转换损耗。
如图4和图5所示下面以具体实施例对本申请实施例的PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置10的工作原理进行详细说明。
实施例1：
如图4所示，本申请实施例的PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置10包括：微波光子任意波形发生器单元100，光控波束成形网络单元200、光电转换单元300、射频前端500与相控阵天线单元400。
进一步地，微波光子任意波形发生器单元100的输出端连接光控波束成形网络单元200的输入端，微波光子任意波形发生器单元100用于产生光载射频信号，并将所述光载射频信号输入光控波束成形网络单元200。
具体地，微波光子任意波形发生器100是基于光学辅助数模转换器与光学变频原理实现的，首先使用光学辅助数模转换器产生光载基带信号，然后通过对该信号进行光学上变频，得到所需频带的光载射频信号。
进一步地，光控波束成形网络单元200的输出端连接所述光电转换单元300的输入端，用于构建光控波束成形网络，根据设置的不同波束指向角，产生M条具有不同延时量的光载射频信号。
进一步地，光电转换单元300输出端与射频前端与相控阵天线单元输入端连接，用于对光控波束成形网络输出的光载射频信号进行光电转换，得到多路具有不同延时量的射频信号，送入射频前端与相控阵天线单元400。
具体地，光电转换单元300包括M个光电探测器，分别与光控波束成形网络的M路输出端连接，用于对M路具有不同延时的光载射频信号进行光电转换，得到M路具有不同延时的射频信号。
进一步地，射频前端500与相控阵天线单元400用于对各路具有不同延时量的射频信号进行滤波和放大，并通过相控阵天线单元400的相控阵天线发射到空间。
具体地，射频前端500及相控阵天线单元400包括：射频前端阵列501和相控阵天线阵列401。射频前端阵列501的M个射频前端，将M路具有不同延时的射频信号分别进行滤波和放大。相控阵天线阵列401包含M个相控阵天线，将M路经滤波、放大后的具有不同延时的射频信号发射到空间。
综上，本申请实施例克服了宽带微波光子任意信号产生与光控波束成形网络中存在的现有光控波束成形技术电光转换损耗大、产生信号时宽低等问题，实现光子任意波形产生与光控波束成形的高效功能集成。由微波光子任意波形发生器产生光载射频信号，然后经光控波束成形和光电转换得到不同延时量的射频信号，再经射频前端及相控阵天线，在空间发射指定波束指向的信号。应用在雷达、通信、电子战等领域，可有效地实现大时宽带宽积、波形灵活多变的指定波束指向信号产生。
举例而言，如图4所示，在本申请的一个实施例中，微波光子任意波形发生器单元100包括：数字信号产生器101、光源阵列102、调制器阵列103、波分复用器104、变频信号本振源105和微波光子变频器106。
数字信号产生器101输出端连接调制器阵列103的微波输入端，光源阵列102连接调制器阵列103的光输入端，调制器阵列103的输出端连接波分复用器104的输入端，波分复用器104的输出端连接微波光子变频器106的光输入端，变频信号本振源105的输出端连接微波光子变频器106的微波输入端；
数字信号产生器101用于对波形进行量化、编码，产生N位二进制数字信号D1-DN。
光源阵列102包含N个非相干光源，第i个光源功率和波长分别Pi和λi，各光源两两之间的频率差需大于光电探测器阵列301中光电探测器带宽。
调制器阵列103包含N个调制器，第i个光源的输出注入调制器阵列中的第i个调制器，数字信号产生器101产生的第i位数字信号Di用于调制调制器阵列103中的第i个调制器(1≤i≤N)，这样，调制器阵列103的输出为N个不同波长载波的光载二进制信号。
波分复用器104包含1×N路波分复用单元，将不同波长的已调信号合并为一路，得到光载基带信号，各支路对应的光波长对应光源阵列的各路光波长。
微波光子变频器106用于将光载基带信号进行上变频，得到光载射频信号。
变频信号本振源105用于产生微波光子变频所需的上变频本振信号。
进一步地，当信号产生不需要上变频过程时，微波光子任意波形发生器100单元中的变频信号本振源105和微波光子变频器106可以省略。
进一步地，光控波束成形网络单元200包括：1×M光分束器、延时阵列；
微波光子任意波形发生器单元100的输出端与1×M光分束器的输入端连接，1×M光分束器的输出端与延时阵列的输入端连接。
1×M光分束器用于将微波光子任意波形发生器单元100产生的光载射频信号分成M路。
延时阵列包含M条支路，用于根据设置的不同波束指向角调整各路延时。
进一步地，光电转换单元300包括：光电探测器阵列301。
光电探测器阵列301的输入端与光控波束成形网络的输出端连接；
光电探测器阵列301包含M个光电探测器，用于对M路具有不同延时的光载射频信号进行光电转换，得到M路具有不同延时的射频信号。
进一步地，射频前端500及相控阵天线单元400包括：射频前端阵列501和相控阵天线阵列401。
光电转换单元300的输出端与射频前端阵列501的输入端连接，射频前端阵列501的输出端与相控阵天线阵列401的输入端连接。
射频前端阵列501包含M个射频前端，用于将M路具有不同延时的射频信号分别进行滤波和放大。
相控阵天线阵列401用于将M路经滤波、放大后的具有不同延时的射频信号发射到空间。
实施例2：
光控波束成形网络可以由开关阵列或集成芯片实现，其余部分与实施例1相同，为避免冗余，此处不再赘述。
如图5所示，微波光子任意波形发生器100基于6bit光子数模转换器产生0.5-8.5GHz的线性调频信号，再使用频率为17.5GHz的本振信号实现光上变频，产生时间长度为5μs、频率18-26GHz线性调频信号，然后指定波束指向角θ0＝30°，以6阵元线阵雷达为例，实现了本申请实施例的将PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置10，经系统仿真后得到最终波束指向角为θ0＝30°的方向图。
根据本申请实施例提出的一种PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置，基于微波光子数模转换器原理和光子变频原理产生宽带任意信号，基于光真延时原理对光载射频信号进行波束成形处理，最终产生指定指向角的宽带任意波形，实现微波光子任意信号产生和光控波束成形的光域功能集成。同时，由于使用该装置进行信号产生只需经过一次光/电转换，系统功率损耗得到降低。
根据本申请实施例提出的PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置，基于光学数模转换和光子变频原理实现微波光子任意波形产生，基于光真延时原理构建光控波束成形网络，可以同时完成宽带信号的PAWG和OBFN功能，产生具有大时间带宽积、指定波束指向的任意波形，实现全光功能集成任意信号产生。同时，由于使用该装置进行信号产生只需经过一次光/电转换，系统功率损耗得到降低。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的PAWG与OBFN功能集成的信号产生方法。
图6是本申请实施例的PAWG与OBFN功能集成的信号产生方法的流程图。
如图6所示，该PAWG与OBFN功能集成的信号产生方法采用上述实施例的PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置，其中，方法包括以下步骤：
在步骤S601中，产生光载射频信号。
在步骤S602中，基于光载射频信号构建光控波束成形网络。
在步骤S603中，对光控波束成形网络的光载射频信号进行光电转换，得到多路射频信号，其中，多路射频信号的每路射频信号具有不同延时量。
在步骤S604中，将多路射频信号发射到空间，生成预设波束指向的信号。
可选地，在本申请的一个实施例中，在将多路射频信号发射到空间之前，还包括：对多路射频信号进行滤波和放大处理，得到处理后满足预设条件的多路射频信号。
可选地，在本申请的一个实施例中，产生光载射频信号，包括：用于对波形进行量化与编码处理，产生比特率为预设值的N位二进制数字信号，其中，N为正整数；生成多个不同波长载波的光载二进制信号；将不同波长的已调信号合并为一路，得到光载基带信号；产生微波光子变频所需的上变频本振信号；基于上变频本振信号，将光载基带信号进行上变频，得到光载射频信号。
可选地，在本申请的一个实施例中，基于光载射频信号构建光控波束成形网络，包括：根据预设的不同波束指向角对光载射频信号进行光控波束成形处理，产生M路具有不同延时的光载射频信号，其中，M为正整数。
可选地，在本申请的一个实施例中，对光控波束成形网络的光载射频信号进行光电转换，得到多路射频信号，包括：对M路具有不同延时的光载射频信号进行光电转换，得到M路具有不同延时的射频信号。
需要说明的是，前述对PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置实施例的解释说明也适用于该实施例的PAWG与OBFN功能集成的信号产生方法，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的PAWG与OBFN功能集成的信号产生方法，基于光学数模转换和光子变频原理实现微波光子任意波形产生，基于光真延时原理构建光控波束成形网络，可以同时完成宽带信号的PAWG和OBFN功能，产生具有大时间带宽积、指定波束指向的任意波形，实现全光功能集成任意信号产生。同时，由于使用该装置进行信号产生只需经过一次光/电转换，系统功率损耗得到降低。
图6为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
存储器601、处理器602及存储在存储器601上并可在处理器602上运行的计算机程序。
处理器602执行程序时实现上述实施例中提供的PAWG与OBFN功能集成的信号产生方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口603，用于存储器601和处理器602之间的通信。
存储器601，用于存放可在处理器602上运行的计算机程序。
存储器601可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器601、处理器602和通信接口603独立实现，则通信接口603、存储器601和处理器602可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器601、处理器602及通信接口603，集成在一块芯片上实现，则存储器601、处理器602及通信接口603可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器602可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的PAWG与OBFN功能集成的信号产生方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置，其特征在于，包括：
微波光子任意波形发生器单元，用于产生光载射频信号；
光控波束成形网络单元，用于基于所述光载射频信号构建光控波束成形网络；
光电转换单元，用于对所述光控波束成形网络的光载射频信号进行光电转换，得到多路射频信号，其中，所述多路射频信号的每路射频信号具有不同延时量；以及
相控阵天线单元，用于将所述多路射频信号发射到空间，生成预设波束指向的信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
设置于所述光电转换单元与所述相控阵天线单元之间的射频前端，用于对所述多路射频信号进行滤波和放大处理，得到处理后满足预设条件的多路射频信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微波光子任意波形发生器单元包括：
数字信号产生器，用于对波形进行量化与编码处理，产生比特率为预设值的N位二进制数字信号，其中，N为正整数；
光源阵列，所述光源阵列包含多个非相干光源；
调制器阵列，所述调制器阵列包含与所述多个非相干光源一一对应设置的多个调制器，用于生成多个不同波长载波的光载二进制信号；
波分复用器，所述波分复用器包含1×N路波分复用器，每个支路对应的光波长对应所述光源阵列的各路光波长，用于将不同波长的已调信号合并为一路，得到光载基带信号；
变频信号本振源，用于产生微波光子变频所需的上变频本振信号；
微波光子变频器，用于基于所述上变频本振信号，将所述光载基带信号进行上变频，得到光载射频信号。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光控波束成形网络单元进一步用于根据预设的不同波束指向角对所述光载射频信号进行光控波束成形处理，产生M路具有不同延时的光载射频信号，其中，M为正整数。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光电转换单元包括：
光电探测器阵列，其中，所述光电探测器阵列包含M个光电探测器，用于对所述M路具有不同延时的光载射频信号进行光电转换，得到M路具有不同延时的射频信号。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述相控阵天线单元包括：
相控阵天线阵列，所述相控阵天线阵列包含M个相控阵天线，用于将对应的具有不同延时的射频信号发射到所述空间。
7.一种PAWG与OBFN功能集成的信号产生方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的PAWG与OBFN功能集成的信号产生装置，其中，所述方法包括以下步骤：
产生所述光载射频信号；
基于所述光载射频信号构建所述光控波束成形网络；
对所述光控波束成形网络的光载射频信号进行光电转换，得到所述多路射频信号，其中，所述多路射频信号的每路射频信号具有不同延时量；以及
将所述多路射频信号发射到空间，生成所述预设波束指向的信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述将所述多路射频信号发射到所述空间之前，还包括：
对所述多路射频信号进行滤波和放大处理，得到处理后满足预设条件的多路射频信号。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述产生所述光载射频信号，包括：
用于对波形进行量化与编码处理，产生比特率为预设值的N位二进制数字信号，其中，N为正整数；
生成多个不同波长载波的光载二进制信号；
将不同波长的已调信号合并为一路，得到光载基带信号；
产生微波光子变频所需的上变频本振信号；
基于所述上变频本振信号，将所述光载基带信号进行上变频，得到光载射频信号。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述光载射频信号构建所述光控波束成形网络，包括：
根据预设的不同波束指向角对所述光载射频信号进行光控波束成形处理，产生M路具有不同延时的光载射频信号，其中，M为正整数。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述对所述光控波束成形网络的光载射频信号进行光电转换，得到所述多路射频信号，包括：
对所述M路具有不同延时的光载射频信号进行光电转换，得到M路具有不同延时的射频信号。
12.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求7-11任一项所述的PAWG与OBFN功能集成的信号产生方法。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求7-11任一项所述的PAWG与OBFN功能集成的信号产生方法。
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