CN115372888B - 一种宽带被动探测系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及被动探测技术领域，尤其涉及一种宽带被动探测系统。其中，该宽带被动探测系统，包括：光电混合频率源分机给多通道微波光子变频分机提供光本振信号、上变频本振信号、高本振信号，给高速信号处理分机提供时钟信号；宽带阵列天线分机接收空间的辐射源信号，并将辐射源信号转换为多通道射频接收信号输出至多通道微波光子变频分机；多通道微波光子变频分机对多通道射频接收信号进行变频处理，得到并输出多通道中频接收信号至高速信号处理分机；高速信号处理分机根据多通道中频接收信号，确定目标探测信息。采用上述方案的本公开可以提供一种杂散抑制优于55dBc@瞬时带宽1GHz的宽带被动探测系统。

Description

一种宽带被动探测系统

技术领域

本公开涉及被动探测技术领域，尤其涉及一种宽带被动探测系统。

背景技术

被动探测系统是采用电子设备接收空间中存在的电磁信号，并对该电磁信号进行放大和处理，进行信号检测、参数提取、目标识别、信息分析和辐射源定位的系统。被动探测系统具有作用距离远、探测范围广、隐蔽性好、信息实时性好、信息量大等特点。

在复杂电磁环境中，低杂散接收机可以提高被动探测系统截获辐射源信号的成功概率，并提高测向精度。然而相关技术中，被动探测的电子设备采用微波变频技术，在瞬时带宽1GHz的情况下，杂散指标通常为40dBc。因此，如何提供一种杂散抑制优于55dBc@瞬时带宽1GHz的宽带被动探测系统成为人们关注的重点。

发明内容

本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本公开的目的在于提出一种宽带被动探测系统，以提供一种杂散抑制优于55dBc@瞬时带宽1GHz的宽带被动探测系统。

为达到上述目的，本公开实施例提出的一种宽带被动探测系统，包括：宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机、光电混合频率源分机、高速信号处理分机和电源分机；其中，

所述电源分机与所述宽带阵列天线分机、所述多通道微波光子变频分机、所述光电混合频率源分机和所述高速信号处理分机连接，用于为所述宽带阵列天线分机、所述多通道微波光子变频分机、所述光电混合频率源分机和所述高速信号处理分机提供工作电源；

所述光电混合频率源分机与所述多通道微波光子变频分机、所述高速信号处理分机连接，用于给所述多通道微波光子变频分机提供光本振信号、上变频本振信号、高本振信号，给所述高速信号处理分机提供时钟信号；

所述宽带阵列天线分机与所述多通道微波光子变频分机连接，用于接收空间的辐射源信号，并将所述辐射源信号转换为多通道射频接收信号输出至所述多通道微波光子变频分机；

所述多通道微波光子变频分机与所述高速信号处理分机连接，用于采用微波变频技术和微波光子变频技术对所述多通道射频接收信号进行变频处理，得到并输出多通道中频接收信号至所述高速信号处理分机；

所述高速信号处理分机与所述多通道微波光子变频分机和所述宽带阵列天线分机连接，用于根据所述多通道中频接收信号，确定目标探测信息，并根据所述目标探测信息对所述宽带阵列天线分机和所述多通道微波光子变频分机进行控制，根据预设指令对宽带被动探测系统的工作频率进行设置。

可选地，在本公开的一个实施例中，所述宽带阵列天线分机包括至少一个信号接收模块，所述信号接收模块包括宽带天线、接收保护电路和低噪声放大电路；其中，

所述宽带天线通过所述接收保护电路与所述低噪声放大电路连接，用于接收空间的辐射源信号，并将所述辐射源信号通过所述接收保护电路输入至所述低噪声放大电路；

所述低噪声放大电路与所述多通道微波光子变频分机连接，用于对所述辐射源信号进行放大，得到所述多通道射频接收信号。

可选地，在本公开的一个实施例中，所述宽带阵列天线分机包括至少一个信号接收模块，所述多通道微波光子变频分机包括至少一个宽带微波光子变频模块，所述宽带微波光子变频模块与所述信号接收模块一一对应，所述宽带微波光子变频模块包括输入调理电路、微波上变频链路、微波光子变频链路和输出调理电路；其中，

所述输入调理电路与所述宽带阵列天线分机连接，用于对输入的所述多通道射频接收信号进行调理，得到调理信号；

所述微波上变频链路与所述输入调理电路、所述光电混合频率源分机连接，用于基于微波变频技术，根据所述上变频本振信号，对所述调理信号进行微波上变频处理，得到固定频点的上变频信号；

所述微波光子变频链路与所述微波上变频链路、所述光电混合频率源分机连接，用于基于微波光子变频技术，根据所述光本振信号和所述高本振信号，对所述固定频点的上变频信号进行下变频处理，得到预设频点的中频信号；

所述输出调理电路与所述微波光子变频链路、所述高速信号处理分机连接，用于对所述预设频点的中频信号进行调理，得到所述多通道中频接收信号。

可选地，在本公开的一个实施例中，所述输入调理电路包括输入滤波器组和自动增益控制电路；其中，

所述输入滤波器组与所述宽带阵列天线分机连接，用于对输入的所述多通道射频接收信号进行滤波，得到滤波后的多通道射频接收信号；

所述自动增益控制电路与所述输入滤波器组、所述微波上变频链路连接，用于对所述滤波后的多通道射频接收信号进行放大调理，得到所述调理信号。

可选地，在本公开的一个实施例中，所述微波上变频链路包括混频电路、上变频滤波电路和上变频放大电路；其中，

所述混频电路与所述输入调理电路、所述光电混合频率源分机连接，用于对所述调理信号和所述上变频本振信号进行混频，得到上变频信号；

所述上变频滤波电路与所述混频电路连接，用于对所述上变频信号进行滤波，得到滤波后的上变频信号；

所述上变频放大电路与所述上变频滤波电路和所述微波光子变频链路连接，用于对所述滤波后的上变频信号进行放大，得到所述固定频点的上变频信号。

可选地，在本公开的一个实施例中，所述微波光子变频链路包括功合器、调制器、光放大器和探测器；其中，

所述功合器与所述微波上变频链路、所述光电混合频率源分机连接，用于将所述固定频点的上变频信号与所述高本振信号进行合束，得到合束信号；

所述调制器与所述功合器、所述光电混合频率源分机连接，用于将所述合束信号调制到所述光本振信号中，得到光调制信号；

所述光放大器与所述调制器连接，用于对所述光调制信号进行放大，得到放大后的光调制信号；

所述探测器与所述光放大器、所述输出调理电路连接，用于对所述放大后的光调制信号进行拍频，得到所述预设频点的中频信号。

可选地，在本公开的一个实施例中，所述输出调理电路包括输出滤波器和输出放大电路；其中，

所述输出滤波器与所述微波光子变频链路连接，用于对所述预设频点的中频信号进行滤波，得到滤波后的中频信号；

所述输出放大电路与所述输出滤波器和所述高速信号处理分机连接，用于对所述滤波后的中频信号进行放大调理，得到所述多通道中频接收信号。

可选地，在本公开的一个实施例中，所述高速信号处理分机包括通过高速数据总线互连的信号采集与预处理模块、信号检测模块、信息融合与识别模块、规划与决策模块、接口通信与控制模块；所述信号采集与预处理模块包括至少一个ADC单元、时钟管理单元、信号预处理单元，其中，

所述ADC单元与所述宽带微波光子变频模块连接并一一对应，用于对所述多通道中频接收信号进行信号采样，得到中频数字信号；

所述信号预处理单元用于对所述中频数字信号进行信号预处理，得到信道化数字信号；

所述时钟管理单元与所述光电混合频率源分机、所述规划与决策模块、所述接口通信与控制模块、所述信号检测模块、所述信息融合与识别模块、所述信号预处理单元和全部所述ADC单元连接，用于接收所述时钟信号，并根据所述时钟信号生成所述规划与决策模块、所述接口通信与控制模块、所述信号采集与预处理模块、所述信号检测模块、所述信息融合与识别模块和全部所述ADC单元所需的工作信号；

所述信号检测模块与所述信号采集与预处理模块连接，用于对所述信道化数字信号进行信号检测和参数提取，得到目标检测信息；

所述信息融合与识别模块与所述规划与决策模块连接，用于对所述目标检测信息进行信号聚类与分选、辐射源信号测向、目标融合处理、目标识别以及威胁判断，得到所述目标探测信息；

所述规划与决策模块与所述信息融合与识别模块，用于根据所述目标探测信息生成决策信息，并确定资源调度规划信息；

所述接口通信与控制模块与所述规划与决策模块连接，用于上报所述资源调度规划信息和所述决策信息至上位机；

所述接口通信与控制模块与所述多通道微波光子变频分机连接，还用于确定频率控制指令，将所述频率控制指令发送至所述多通道微波光子变频分机，对宽带被动探测系统的工作频率进行控制；

所述接口通信与控制模块与所述宽带阵列天线分机、所述多通道微波光子变频分机连接，还用于确定增益控制指令，根据所述增益控制指令控制所述低噪声放大电路的增益和所述多通道微波光子变频分机的变频通道增益。

可选地，在本公开的一个实施例中，所述光电混合频率源分机包括连续激光源和频率综合器；其中，

所述连续激光源与所述多通道微波光子变频分机连接，用于为所述多通道微波光子变频分机提供所述光本振信号；

所述频率综合器与所述多通道微波光子变频分机、所述高速信号处理分机连接，用于为所述多通道微波光子变频分机提供所述上变频本振信号和所述高本振信号，为所述高速信号处理分机提供所述时钟信号，其中，所述上变频本振信号为频率可调的微波本振信号，所述高本振信号为预设频率的微波本振信号。

可选地，在本公开的一个实施例中，所述电源分机，还用于抑制电源起伏和电磁干扰。

综上，本公开一个或多个实施例中，宽带被动探测系统包括：宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机、光电混合频率源分机、高速信号处理分机和电源分机；其中，电源分机与宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机、光电混合频率源分机和高速信号处理分机连接，用于为宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机、光电混合频率源分机和高速信号处理分机提供工作电源；光电混合频率源分机与多通道微波光子变频分机、高速信号处理分机连接，用于给多通道微波光子变频分机提供光本振信号、上变频本振信号、高本振信号，给高速信号处理分机提供时钟信号；宽带阵列天线分机与多通道微波光子变频分机连接，用于接收空间的辐射源信号，并将辐射源信号转换为多通道射频接收信号输出至多通道微波光子变频分机；多通道微波光子变频分机与高速信号处理分机连接，用于采用微波变频技术和微波光子变频技术对多通道射频接收信号进行变频处理，得到并输出多通道中频接收信号至高速信号处理分机；高速信号处理分机与多通道微波光子变频分机和宽带阵列天线分机连接，用于根据多通道中频接收信号，确定目标探测信息，并根据目标探测信息对宽带阵列天线分机和多通道微波光子变频分机进行控制，根据预设指令对宽带被动探测系统的工作频率进行设置。本公开通过将微波变频技术和微波光子变频技术相融合，结合了微波变频技术的精细滤波处理和微波光子变频技术的宽带特性，可以实现对输入信号的高质量宽带变频处理，可以产生高质量的变频信号，可以令杂散抑制优于55dBc@瞬时带宽1GHz，可以改善宽带被动探测系统变频信号性能，从而提升被动探测系统的辐射源信号截获、测向能力，还可以令宽带被动探测系统具备大带宽、低功耗、杂散少、电磁兼容性好、变频信号质量好等优势。另外，通过光电混合频率源分机产生光本振信号、上变频本振信号、高本振信号和时钟信号，并分别发送给多通道微波光子变频分机和高速信号处理分机，可以保证了多通道接收信号的相参性，实现被动相参探测和精确测向。

本公开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，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

本公开上述的和/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为本公开实施例所提供的一种宽带被动探测系统的结构原理图；

图2为本公开实施例所提供的一种宽带被动探测系统的工作流程图；

图3为本公开实施例所提供的一种宽带被动探测系统的系统组成示意图；

图4为本公开实施例所提供的一种微波光子集成变频模块的工作原理图。

具体实施方式

下面详细描述本公开的实施例，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，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面结合具体的实施例对本公开进行详细说明。

图1为本公开实施例所提供的一种宽带被动探测系统的结构原理图。

如图1所示，本公开实施例提供的一种宽带被动探测系统，包括：宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机、光电混合频率源分机、高速信号处理分机和电源分机；其中，

电源分机与宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机、光电混合频率源分机和高速信号处理分机连接，用于为宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机、光电混合频率源分机和高速信号处理分机提供工作电源；

光电混合频率源分机与多通道微波光子变频分机、高速信号处理分机连接，用于给多通道微波光子变频分机提供光本振信号、上变频本振信号、高本振信号，给高速信号处理分机提供时钟信号；

宽带阵列天线分机与多通道微波光子变频分机连接，用于接收空间的辐射源信号，并将辐射源信号转换为多通道射频接收信号输出至多通道微波光子变频分机；

多通道微波光子变频分机与高速信号处理分机连接，用于采用微波变频技术和微波光子变频技术对多通道射频接收信号进行变频处理，得到并输出多通道中频接收信号至高速信号处理分机；

高速信号处理分机与多通道微波光子变频分机和宽带阵列天线分机连接，用于根据多通道中频接收信号，确定目标探测信息，并根据目标探测信息对宽带阵列天线分机和多通道微波光子变频分机进行控制，根据预设指令对宽带被动探测系统的工作频率进行设置。

根据一些实施例，多通道微波光子变频分机通过将微波变频技术和微波光子变频技术相融合，可以实现高质量宽带下变频处理。

在本公开实施例中，宽带阵列天线分机包括至少一个信号接收模块，信号接收模块包括宽带天线、接收保护电路和低噪声放大(Low Noise Amplifier，LNA)电路；其中，

宽带天线通过接收保护电路与低噪声放大电路连接，用于接收空间的辐射源信号，并将辐射源信号通过接收保护电路输入至低噪声放大电路；

低噪声放大电路与多通道微波光子变频分机连接，用于对辐射源信号进行放大，得到多通道射频接收信号。

在本公开实施例中，宽带阵列天线分机包括至少一个信号接收模块，多通道微波光子变频分机包括至少一个宽带微波光子变频模块，宽带微波光子变频模块与信号接收模块一一对应，宽带微波光子变频模块包括输入调理电路、微波上变频链路、微波光子变频链路和输出调理电路；其中，

输入调理电路与宽带阵列天线分机连接，用于对输入的多通道射频接收信号进行调理，得到调理信号；

微波上变频链路与输入调理电路、光电混合频率源分机连接，用于基于微波变频技术，根据上变频本振信号，对调理信号进行微波上变频处理，得到固定频点的上变频信号；

微波光子变频链路与微波上变频链路、光电混合频率源分机连接，用于基于微波光子变频技术，根据光本振信号和高本振信号，对固定频点的上变频信号进行下变频处理，得到预设频点的中频信号；

输出调理电路与微波光子变频链路、高速信号处理分机连接，用于对预设频点的中频信号进行调理，得到多通道中频接收信号。

在本公开实施例中，输入调理电路包括输入滤波器组和自动增益控制电路；其中，

输入滤波器组与宽带阵列天线分机连接，用于对输入的多通道射频接收信号进行滤波，得到滤波后的多通道射频接收信号；

自动增益控制电路与输入滤波器组、微波上变频链路连接，用于对滤波后的多通道射频接收信号进行放大调理，得到调理信号。

在本公开实施例中，微波上变频链路包括混频电路、上变频滤波电路和上变频放大电路；其中，

混频电路与输入调理电路、光电混合频率源分机连接，用于对调理信号和上变频本振信号进行混频，得到上变频信号；

上变频滤波电路与混频电路连接，用于对上变频信号进行滤波，得到滤波后的上变频信号；

上变频放大电路与上变频滤波电路和微波光子变频链路连接，用于对滤波后的上变频信号进行放大，得到固定频点的上变频信号。

在本公开实施例中，微波光子变频链路包括功合器、调制器、光放大器和探测器；其中，

功合器与微波上变频链路、光电混合频率源分机连接，用于将固定频点的上变频信号与高本振信号进行合束，得到合束信号；

调制器与功合器、光电混合频率源分机连接，用于将合束信号调制到光本振信号中，得到光调制信号；

光放大器与调制器连接，用于对光调制信号进行放大，得到放大后的光调制信号；

探测器与光放大器、输出调理电路连接，用于对放大后的光调制信号进行拍频，得到预设频点的中频信号。

根据一些实施例，调制器将合束信号调制到光本振信号中时，工作在光载波抑制状态。

在本公开实施例中，输出调理电路包括输出滤波器和输出放大电路；其中，

输出滤波器与微波光子变频链路连接，用于对预设频点的中频信号进行滤波，得到滤波后的中频信号；

输出放大电路与输出滤波器和高速信号处理分机连接，用于对滤波后的中频信号进行放大调理，得到多通道中频接收信号。

在本公开实施例中，高速信号处理分机包括通过高速数据总线互连的信号采集与预处理模块、信号检测模块、信息融合与识别模块、规划与决策模块、接口通信与控制模块；信号采集与预处理模块包括至少一个(analog to digital converter，ADC)单元、时钟管理单元、信号预处理单元，其中，

ADC单元与宽带微波光子变频模块连接并一一对应，用于对多通道中频接收信号进行信号采样，得到中频数字信号；

信号预处理单元用于对中频数字信号进行信号预处理，得到信道化数字信号；

时钟管理单元与光电混合频率源分机、规划与决策模块、接口通信与控制模块、信号检测模块、信息融合与识别模块、信号预处理单元和全部ADC单元连接，用于接收时钟信号，并根据时钟信号生成规划与决策模块、接口通信与控制模块、信号采集与预处理模块、信号检测模块、信息融合与识别模块和全部ADC单元所需的工作信号；

信号检测模块与信号采集与预处理模块连接，用于对信道化数字信号进行信号检测和参数提取，得到目标检测信息；

信息融合与识别模块与规划与决策模块连接，用于对目标检测信息进行信号聚类与分选、辐射源信号测向、目标融合处理、目标识别以及威胁判断，得到目标探测信息；

规划与决策模块与信息融合与识别模块，用于根据目标探测信息生成决策信息，并确定资源调度规划信息；

接口通信与控制模块与规划与决策模块连接，用于上报资源调度规划信息和决策信息至上位机；

接口通信与控制模块与多通道微波光子变频分机连接，还用于确定频率控制指令，将频率控制指令发送至多通道微波光子变频分机，对宽带被动探测系统的工作频率进行控制；

接口通信与控制模块与宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机连接，还用于确定增益控制指令，根据增益控制指令控制低噪声放大电路的增益和多通道微波光子变频分机的变频通道增益。

根据一些实施例，宽带阵列天线分机通过时钟管理单元、规划与决策模块、接口通信与控制模块、信号采集与预处理模块、信号检测模块、信息融合与识别模块和至少一个ADC单元，可以实现中频回波信号(多通道中频接收信号)的采样、信号处理、工作模式控制、工作频点控制、通道增益控制、状态控制、接口通信的功能。

在一些实施例中，时钟管理单元还可以根据时钟信号生成时钟管理单元、规划与决策模块、接口通信与控制模块、信号采集与预处理模块、信号检测模块、信息融合与识别模块和至少一个ADC单元所需的时钟信号。

在本公开实施例中，光电混合频率源分机包括连续激光源和频率综合器；其中，

连续激光源与多通道微波光子变频分机连接，用于为多通道微波光子变频分机提供光本振信号；

频率综合器与多通道微波光子变频分机、高速信号处理分机连接，用于为多通道微波光子变频分机提供上变频本振信号和高本振信号，为高速信号处理分机提供时钟信号，其中，上变频本振信号为频率可调的微波本振信号，高本振信号为预设频率的微波本振信号。

根据一些实施例，连续激光源并不特指某一固定激光源。例如，该连续激光源的工作波长为1550nm。

根据一些实施例，上变频本振信号并不特指某一固定信号。例如，该上变频本振信号的工作频率范围可以为22.8～40GHz，此时，微波上变频链路可以根据该上变频本振信号对输入多通道微波光子变频分机的多通道射频接收信号进行微波上变频处理，以得到中心频点为22GHz的上变频信号。

在一些实施例中，高本振信号并不特指某一固定信号。例如，该高本振信号可以为23.8GHz的微波本振信号，此时，微波光子变频链路可以根据光本振信号和高本振信号，通过微波光子变频技术，完成输入的预设频点的中频信号的下变频处理。

在一些实施例中，时钟信号并不特指某一固定信号。例如，该时钟信号可以为100MHz的时钟信号。

在本公开实施例中，电源分机，还用于抑制电源起伏和电磁干扰。

根据一些实施例，图2为本公开实施例所提供的一种宽带被动探测系统的工作流程图。如图2所示，该宽带被动探测系统的工作流程包括：

S101，宽带被动探测系统上电后，电源分机接受外部供电，产生宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机、光电混合频率源分机和高速信号处理分机正常工作所需的工作电源；

S102，光电混合频率源分机产生光本振信号、上变频本振信号和高本振信号发送给多通道微波光子变频分机，产生时钟信号发送给高速信号处理分机；

S103，高速信号处理分机根据时钟信号生成稳定工作的时序信号，使宽带被动探测系统能够正常工作；同时，高速信号处理分机接收预设指令，根据预设指令的工作频点，形成频率控制指令，发送给多通道微波光子变频分机，以设置宽带被动探测系统的工作频率；

S104，宽带阵列天线分机和多通道微波光子变频分机接收高速信号处理分机发送的控制指令，控制LNA电路的增益，以及多通道微波光子变频分机的变频通道增益；

S105，宽带阵列天线分机接收空间的辐射源信号，经过至少一个宽带天线接收，以及LNA电路放大，形成多通道射频接收信号，输出给多通道微波光子变频分机；

S106，多通道微波光子变频分机对多通道射频接收信号采用微波变频技术和微波光子变频技术进行下变频处理，输出多通道中频接收信号给高速信号处理分机；

S107，高速信号处理分机通过至少一个ADC单元对多通道中频接收信号进行同步采样，获得中频数字信号，之后通过信号预处理、信号检测、目标参数提取、信号聚类与分选、辐射源信号测向、目标融合处理、目标识别、威胁判断，形成目标探测信息；

S108，高速信号处理分机通过规划与决策模块，根据目标探测信息形成控制指令和决策信息，并通过接口通信与控制模块将决策信息上报。

以一个场景举例，图3为本公开实施例所提供的一种宽带被动探测系统的系统组成示意图。如图3所示，该宽带被动探测系统由宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机、光电混合频率源分机、高速信号处理分机和电源分机组成，工作频率覆盖0.8～18GHz，瞬时带宽达到1GHz，设计中频频点为1.8GHz，具备宽带接收和被动测向能力。

其中，宽带阵列天线分机由8个宽带平面螺旋天线，8个接收保护电路、8个LNA电路组成；8个宽带平面螺旋天线配置成等距离的一维线阵，可以采用MUSIC(多重信号分类，MUltiple SIgnal Classification)等阵列测向算法完成辐射源被动测向，以接收空间的辐射源信号。

其中，多通道微波光子变频分机采用8个宽带微波光子变频模块集成，对应于宽带阵列天线分机的8个宽带平面螺旋天线。

其中，光电混合频率源分机由连续激光源和频率综合器组成。连续激光源的工作波长为1550nm，为多通道微波光子变频分机提供光本振信号。频率综合器为多通道微波光子变频分机提供上变频本振信号、高本振信号，为高速信号处理分机提供时钟信号。其中，上变频本振信号的工作频率范围为22.8～40GHz；高本振信号为23.8GHz的微波本振信号；时钟信号为100MHz的时钟信号。

其中，高速信号处理分机由时钟管理单元、信号采集与预处理模块、信号检测模块、信息融合与识别模块、规划与决策模块、接口通信与控制模块和8个ADC单元组成，该8个ADC单元对应于多通道微波光子变频分机的8个宽带微波光子变频模块。

在一些实施例中，该宽带被动探测系统的工作流程包括：

S201，宽带被动探测系统上电后，电源分机接受外部供电，产生宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机、光电混合频率源分机和高速信号处理分机正常工作所需的工作电源；

S202，光电混合频率源分机产生8路波长为1550nm的光本振信号、8路频率可调的上变频本振信号和8路23.8GHz的高本振信号发送给多通道微波光子变频分机，产生100MHz的时钟信号发送给高速信号处理分机；

S203，高速信号处理分机根据该100MHz的时钟信号生成稳定工作的时序信号，使宽带被动探测系统能够正常工作；同时，高速信号处理分机接收预设指令，根据预设指令的工作频点，形成频率控制指令，发送给多通道微波光子变频分机，以设置宽带被动探测系统的工作频率；

S204，宽带阵列天线分机和多通道微波光子变频分机接收高速信号处理分机发送的控制指令，控制8个宽带平面螺旋天线对应的LNA电路的增益，以及多通道微波光子变频分机的8个变频通道增益；

S205，宽带阵列天线分机接收空间的辐射源信号，经过8个宽带平面螺旋天线接收，以及LNA电路放大，形成8通道射频接收信号，输出给多通道微波光子变频分机；

S206，多通道微波光子变频分机对8通道射频接收信号采用微波变频技术和微波光子变频技术进行下变频处理，输出8通道中频接收信号给高速信号处理分机；

S207，高速信号处理分机通过8个ADC单元对8通道中频接收信号进行同步采样，获得中频数字信号，之后通过信号预处理、信号检测、目标参数提取、信号聚类与分选、辐射源信号测向、目标融合处理、目标识别、威胁判断，形成目标探测信息；

S208，高速信号处理分机通过规划与决策模块，根据目标探测信息形成控制指令和决策信息，并通过接口通信与控制模块将决策信息上报。

在一些实施例中，图4为本公开实施例所提供的一种微波光子集成变频模块的工作原理图。如图4所示，频率范围为0.8GHz～18GHz的空间的辐射源信号经过8个宽带平面螺旋天线接收和LNA电路放大处理后，将频率范围为0.8GHz～18GHz的8通道射频接收信号送入输入调理电路进行滤波、放大、调理，得到8通道调理信号输出给微波上变频链路。

基于微波变频技术，微波上变频链路利用混频电路将8通道调理信号与频率在22.8GHz～40GHz范围内可调的上变频本振信号进行混频，得到中心频点为22GHz的8路上变频信号，并通过上变频滤波电路和上变频放大电路将该中心频点为22GHz的8路上变频信号输入至微波光子变频技术。

基于微波光子变频技术，微波光子变频链路利用功合器将该中心频点为22GHz的8路上变频信号与23.8GHz的高本振信号进行合束得到合束信号。之后利用工作在光载波抑制状态的调制器，将合束信号调制到连续激光源提供的波长为1550nm的光本振信号上，得到光调制信号。接着利用光放大器对光调制信号进行25dB放大，补偿电光转换的损失。其次利用探测器对放大的光调制信号进行拍频，得到中心频率为1.8GHz的拍频信号。

输出调理电路对该中心频率为1.8GHz的拍频信号进行滤波、放大、调理后，得到8路中心频率为1.8GHz的中频接收信号。高速信号处理分机的8个ADC单元工作在2.4GHz采样率，对1.8GHz的中频接收信号进行采样。

综上，本公开实施例提出的系统，包括：宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机、光电混合频率源分机、高速信号处理分机和电源分机；其中，电源分机与宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机、光电混合频率源分机和高速信号处理分机连接，用于为宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机、光电混合频率源分机和高速信号处理分机提供工作电源；光电混合频率源分机与多通道微波光子变频分机、高速信号处理分机连接，用于给多通道微波光子变频分机提供光本振信号、上变频本振信号、高本振信号，给高速信号处理分机提供时钟信号；宽带阵列天线分机与多通道微波光子变频分机连接，用于接收空间的辐射源信号，并将辐射源信号转换为多通道射频接收信号输出至多通道微波光子变频分机；多通道微波光子变频分机与高速信号处理分机连接，用于采用微波变频技术和微波光子变频技术对多通道射频接收信号进行变频处理，得到并输出多通道中频接收信号至高速信号处理分机；高速信号处理分机与多通道微波光子变频分机和宽带阵列天线分机连接，用于根据多通道中频接收信号，确定目标探测信息，并根据目标探测信息对宽带阵列天线分机和多通道微波光子变频分机进行控制，根据预设指令对宽带被动探测系统的工作频率进行设置。本公开通过将微波变频技术和微波光子变频技术相融合，结合了微波变频技术的精细滤波处理和微波光子变频技术的宽带特性，可以实现对输入信号的高质量宽带变频处理，可以产生高质量的变频信号，可以令杂散抑制优于55dBc@瞬时带宽1GHz，可以改善宽带被动探测系统变频信号性能，从而提升被动探测系统的辐射源信号截获、测向能力，还可以令宽带被动探测系统具备大带宽、低功耗、杂散少、电磁兼容性好、变频信号质量好等优势。另外，通过光电混合频率源分机产生光本振信号、上变频本振信号、高本振信号和时钟信号，并分别发送给多通道微波光子变频分机和高速信号处理分机，可以保证了多通道接收信号的相参性，实现被动相参探测和精确测向。

需要说明的是，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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，表示包括一个或更多个用于实现特定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，并且本公开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，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本公开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，多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。例如，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，在本公开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。

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公开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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种宽带被动探测系统，其特征在于，包括：宽带阵列天线分机、多通道微波光子变频分机、光电混合频率源分机、高速信号处理分机和电源分机；其中，

所述电源分机与所述宽带阵列天线分机、所述多通道微波光子变频分机、所述光电混合频率源分机和所述高速信号处理分机连接，用于为所述宽带阵列天线分机、所述多通道微波光子变频分机、所述光电混合频率源分机和所述高速信号处理分机提供工作电源；

所述光电混合频率源分机与所述多通道微波光子变频分机、所述高速信号处理分机连接，用于给所述多通道微波光子变频分机提供光本振信号、上变频本振信号、高本振信号，给所述高速信号处理分机提供时钟信号；

所述宽带阵列天线分机与所述多通道微波光子变频分机连接，用于接收空间的辐射源信号，并将所述辐射源信号转换为多通道射频接收信号输出至所述多通道微波光子变频分机；

所述多通道微波光子变频分机与所述高速信号处理分机连接，用于采用微波变频技术和微波光子变频技术对所述多通道射频接收信号进行变频处理，得到并输出多通道中频接收信号至所述高速信号处理分机；

所述高速信号处理分机与所述多通道微波光子变频分机、所述光电混合频率源分机和所述宽带阵列天线分机连接，用于根据所述多通道中频接收信号，确定目标探测信息，并根据所述目标探测信息对所述宽带阵列天线分机和所述多通道微波光子变频分机进行控制，根据预设指令对宽带被动探测系统的工作频率进行设置。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述宽带阵列天线分机包括至少一个信号接收模块，所述信号接收模块包括宽带天线、接收保护电路和低噪声放大电路；其中，

所述宽带天线通过所述接收保护电路与所述低噪声放大电路连接，用于接收空间的辐射源信号，并将所述辐射源信号通过所述接收保护电路输入至所述低噪声放大电路；

所述低噪声放大电路与所述多通道微波光子变频分机连接，用于对所述辐射源信号进行放大，得到所述多通道射频接收信号。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述宽带阵列天线分机包括至少一个信号接收模块，所述多通道微波光子变频分机包括至少一个宽带微波光子变频模块，所述宽带微波光子变频模块与所述信号接收模块一一对应，所述宽带微波光子变频模块包括输入调理电路、微波上变频链路、微波光子变频链路和输出调理电路；其中，

所述输入调理电路与所述宽带阵列天线分机连接，用于对输入的所述多通道射频接收信号进行调理，得到调理信号；

所述微波上变频链路与所述输入调理电路、所述光电混合频率源分机连接，用于基于微波变频技术，根据所述上变频本振信号，对所述调理信号进行微波上变频处理，得到固定频点的上变频信号；

所述微波光子变频链路与所述微波上变频链路、所述光电混合频率源分机连接，用于基于微波光子变频技术，根据所述光本振信号和所述高本振信号，对所述固定频点的上变频信号进行下变频处理，得到预设频点的中频信号；

所述输出调理电路与所述微波光子变频链路、所述高速信号处理分机连接，用于对所述预设频点的中频信号进行调理，得到所述多通道中频接收信号。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述输入调理电路包括输入滤波器组和自动增益控制电路；其中，

所述输入滤波器组与所述宽带阵列天线分机连接，用于对输入的所述多通道射频接收信号进行滤波，得到滤波后的多通道射频接收信号；

所述自动增益控制电路与所述输入滤波器组、所述微波上变频链路连接，用于对所述滤波后的多通道射频接收信号进行放大调理，得到所述调理信号。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述微波上变频链路包括混频电路、上变频滤波电路和上变频放大电路；其中，

所述混频电路与所述输入调理电路、所述光电混合频率源分机连接，用于对所述调理信号和所述上变频本振信号进行混频，得到上变频信号；

所述上变频滤波电路与所述混频电路连接，用于对所述上变频信号进行滤波，得到滤波后的上变频信号；

所述上变频放大电路与所述上变频滤波电路和所述微波光子变频链路连接，用于对所述滤波后的上变频信号进行放大，得到所述固定频点的上变频信号。

6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述微波光子变频链路包括功合器、调制器、光放大器和探测器；其中，

所述功合器与所述微波上变频链路、所述光电混合频率源分机连接，用于将所述固定频点的上变频信号与所述高本振信号进行合束，得到合束信号；

所述调制器与所述功合器、所述光电混合频率源分机连接，用于将所述合束信号调制到所述光本振信号中，得到光调制信号；

所述光放大器与所述调制器连接，用于对所述光调制信号进行放大，得到放大后的光调制信号；

所述探测器与所述光放大器、所述输出调理电路连接，用于对所述放大后的光调制信号进行拍频，得到所述预设频点的中频信号。

7.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述输出调理电路包括输出滤波器和输出放大电路；其中，

所述输出滤波器与所述微波光子变频链路连接，用于对所述预设频点的中频信号进行滤波，得到滤波后的中频信号；

所述输出放大电路与所述输出滤波器和所述高速信号处理分机连接，用于对所述滤波后的中频信号进行放大调理，得到所述多通道中频接收信号。

8.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述高速信号处理分机包括通过高速数据总线互连的信号采集与预处理模块、信号检测模块、信息融合与识别模块、规划与决策模块、接口通信与控制模块；所述信号采集与预处理模块包括至少一个ADC单元、时钟管理单元、信号预处理单元，其中，

所述ADC单元与所述宽带微波光子变频模块连接并一一对应，用于对所述多通道中频接收信号进行信号采样，得到中频数字信号；

所述信号预处理单元用于对所述中频数字信号进行信号预处理，得到信道化数字信号；

所述时钟管理单元与所述光电混合频率源分机、所述规划与决策模块、所述接口通信与控制模块、所述信号检测模块、所述信息融合与识别模块、所述信号预处理单元和全部所述ADC单元连接，用于接收所述时钟信号，并根据所述时钟信号生成所述规划与决策模块、所述接口通信与控制模块、所述信号采集与预处理模块、所述信号检测模块、所述信息融合与识别模块和全部所述ADC单元所需的工作信号；

所述信号检测模块与所述信号采集与预处理模块连接，用于对所述信道化数字信号进行信号检测和参数提取，得到目标检测信息；

所述信息融合与识别模块与所述规划与决策模块连接，用于对所述目标检测信息进行信号聚类与分选、辐射源信号测向、目标融合处理、目标识别以及威胁判断，得到所述目标探测信息；

所述规划与决策模块与所述信息融合与识别模块，用于根据所述目标探测信息生成决策信息，并确定资源调度规划信息；

所述接口通信与控制模块与所述规划与决策模块连接，用于上报所述资源调度规划信息和所述决策信息至上位机；

所述接口通信与控制模块与所述多通道微波光子变频分机连接，还用于确定频率控制指令，将所述频率控制指令发送至所述多通道微波光子变频分机，对宽带被动探测系统的工作频率进行控制；

所述接口通信与控制模块与所述宽带阵列天线分机、所述多通道微波光子变频分机连接，还用于确定增益控制指令，根据所述增益控制指令控制所述低噪声放大电路的增益和所述多通道微波光子变频分机的变频通道增益。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光电混合频率源分机包括连续激光源和频率综合器；其中，

所述连续激光源与所述多通道微波光子变频分机连接，用于为所述多通道微波光子变频分机提供所述光本振信号；

所述频率综合器与所述多通道微波光子变频分机、所述高速信号处理分机连接，用于为所述多通道微波光子变频分机提供所述上变频本振信号和所述高本振信号，为所述高速信号处理分机提供所述时钟信号，其中，所述上变频本振信号为频率可调的微波本振信号，所述高本振信号为预设频率的微波本振信号。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电源分机，还用于抑制电源起伏和电磁干扰。