CN117040575A - 一种多波长调制的相干光学接收多波束形成装置及方法 - Google Patents

一种多波长调制的相干光学接收多波束形成装置及方法 Download PDF

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CN117040575A CN202310903647.4A CN202310903647A CN117040575A CN 117040575 A CN117040575 A CN 117040575A CN 202310903647 A CN202310903647 A CN 202310903647A CN 117040575 A CN117040575 A CN 117040575A
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周涛
钟欣
谢爱平
徐嘉鑫
陈智宇
鲜佩
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Abstract

本发明公开了一种多波长调制的相干光学接收多波束形成装置及方法，属于信号处理领域，包括天线阵列、RF前端阵列、耦合器阵列、调制器阵列、移相器阵列、延时阵列、光耦合器、波长解复用器、多波长光源、第一光功分器、第二光功分器、控制电路、导频信号输入端和光电探测器PD。本发明能够同时产生多个具有单色激光特性的光学波束，这些单色光不需要再进行光电互转换就能够直接支持后续的光学处理，可以达到简化系统、提高系统性能的目的。

Description

一种多波长调制的相干光学接收多波束形成装置及方法
技术领域
本发明涉及信号处理领域，更为具体的，涉及一种多波长调制的相干光学接收多波束形成装置及方法。
背景技术
波束形成技术是相控阵系统中的一个重要环节，由于基于微波光子方法的波束形成技术能够适应大带宽、高频率的技术发展需求，在下一代通信、雷达系统中具有广泛的应用前景，在用于信号接收时，由于阵列方向图的波束宽度较窄，要瞬时观测一定的空域范围就需要形成同时多波束。现有的接收光学多波束形成技术可以分为非相干波束形成和相干波束形成两种。其中，非相干波束形成为每个天线配置单独的波长，利用光纤真延迟等方法，使得每个波长产生不同的延迟，亦即每个天线阵元对应不同的延迟，从而实现波束偏转。这种方法形成的多波束光信号均为波长复用光信号(参考专利1：CN114384495A一种高精度片上光学波束形成网络，申请号：CN202111460920.8；专利2：CN113960557A一种光学宽带和差多波束形成系统及方法)。在执行如微波光子变频等后续光学处理时，一般是对单色光进行处理，因此需要将波长复用信号经光电探测转换成电信号后，再经由电光转换调整为单色光进行处理。这个过程增加了系统复杂度和链路噪声。因此需要一种波束与波长一一对应的多波束形成方法和装置。
目前已有的相干波束形成方法可以产生对应单个波长的波束，现有的方案为每个天线配置相同的单波长激光，但是同时只产生一个可扫描的单波束(参考文献：Novel RingResonator-Based Integrated Photonic Beamformer for Broadband Phased ArrayReceive Antennas—Part II:Experimental Prototype)，如需要实现同时多波束，则波束形成系统中的延迟部分复用性不强。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多波长调制的相干光学接收多波束形成装置及方法，能够同时产生多个具有单色激光特性的光学波束，这些单色光不需要再进行光电互转换就能够直接支持后续的光学处理，以达到简化系统、提高系统性能的目的。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
一种多波长调制的相干光学接收多波束形成装置，包括天线阵列、RF前端阵列、耦合器阵列、调制器阵列、移相器阵列、延时阵列、光耦合器、波长解复用器、多波长光源、第一光功分器、第二光功分器、控制电路、导频信号输入端和光电探测器PD；
所述天线阵列包括N个天线单元，用于接收外部辐射的射频信号，N为整数；
所述RF前端阵列包含N路独立的RF前端通道，用于将接收到的射频信号进行放大、滤波、限幅处理后送至耦合器阵列；
所述耦合器阵列包含N路独立的电耦合器，用于将RF前端阵列处理后的信号和通过导频信号输入端输入的导频信号合路后输出电信号送至调制器阵列；
所述调制器阵列包含N路独立的电光调制器，用于对合路电信号进行电光转换输出光信号送至移相器阵列；
所述移相器阵列包含N路独立的光移相器，用于调谐光波的相位，保证相干合成的效果；
所述延时阵列包含N路独立的、具有不同色散系数的延时器件，用于对不同波长的信号进行对应的延时处理；
所述光耦合器用于对各通道的波分复用信号进行合路后送至波分解复用器；
所述波分解复用器用于将不同通道的同一波长信号分离出来，形成选定指向的光波束；
所述多波长光源用于输出M个不同波长的光信号送至第一光功分器的输入端；
所述第一光功分器用于将多波长光信号分成N路送至调制器阵列的N个光输入端；
所述第二光功分器用于从零度波束中分出一部分监测光送至光电探测器PD的光输入端；
所述光电探测器PD用于将监测光信号转为监测电信号送至控制电路；
所述控制电路用于将监测电信号进行处理后送至移相器阵列的N个电输入口以控制移相器的相位变化；在该方案中，电耦合器包括2:1电耦合器；光电探测器PD包括低速PD。
进一步地，所述天线阵列的输出端连接RF前端阵列，RF前端阵列的输出端连接耦合器阵列的第一输入端，耦合器阵列的输出端连接调制器阵列的RF输入端，调制器阵列的光输出端依次连接移相器阵列和延时阵列，延时阵列的N个输出端和光耦合器的N个输入端连接，光耦合器的输出端连接波长解复用器的输入端，波长解复用器的M个输出端分别输出M个不同波长的光信号λ1-λM，对应不同的波束指向。
进一步地，每个所述电光调制器的输入光信号均为波分复用光信号，且所述多波长光源的输出端连接第一光功分器的输入端，第一光功分器的N路输出端连接调制器阵列的光输入端。
进一步地，所述波长解复用器的零度波束输出端连接第二光功分器光输入端，所述第二光功分器的第一输出端用作零度波束输出，所述第二光功分器的第二输出端连接光电探测器PD的光输入端。
进一步地，所述控制电路用于将监测电信号进行处理后送至移相器阵列的N个电输入口以控制移相器的相位变化，具体包括：
通过导频信号结合光电探测器PD和控制电路测量N个通道的相对相位变化，并经移相器阵列实现N个通道的相位一致性控制；其中，N个不同频率的导频信号f1-fN输入N个电耦合器的第二输入端，经各自通道传输后从第二光功分器的第二输出端输出后依次连接光电探测器PD和控制电路，所述控制电路输出N个导频信号的相位变化信息，最后经移相器阵列的电输入端实现通道相位控制。
进一步地，所述调制器阵列中的电光调制器均工作在载波抑制单边带状态。
进一步地，所述延时器件具备色散延时功能，即不同波长的光信号经延时器件输出后的延时量有差异。
进一步地，所述延时器件的数量与天线阵元数量相等，所述多波长光源的光波长数量和需要形成的波束数量相等；并且，输出的波束1对应波长λ1、波束2对应波长λ2，以此类推，波束N对应波长λN，即波束与波长一一对应。
进一步地，所述第一光功分器的第N+1输出端连接光耦合器的第N+1输出端，作为本振光信号，用于支撑光电探测器PD所需的信号解调。
一种多波长调制的相干光学接收多波束形成方法，该方法输入射频信号为N路天线阵元接收到的射频信号和N路频率为f1-fN的导频信号，输出M路不同指向的光波束；该方法的具体步骤包括：
S1，多波长光源输出的波分复用光信号经第一光功分器后分为N+1路，其中N路分别作为N个电光调制器的光输入，剩下1路进入光耦合器输入端作为本振参考信号；待处理的射频信号经天线阵列和RF前端阵列接收处理后，经耦合器阵列添加导频信息，随后通过电光调制器实现电光转换，输出的载波光信号经移相器阵列进入延时阵列；
S2，经延时阵列中的N个延时器件延时后不同通道的不同波长对应的延时量不同；在该方案中，延时器件均具备色散延时功能，但色散系数不同。
S3，光耦合器将N个通道的单边带载波抑制光信号以及第一光功分器输出的一路本振光信号合成为一路；
S4，经波长解复用器实现不同波长的物理分离，输出的每一个波长对应一个波束指向；
S5，N个不同频率的导频信号f1-fN通过电耦合器进入N个通道，和待处理信号一起经系统传输后，在输出的零度波束处，经第二光功分器分出一路监测光，经光电探测器PD得到输出的导频电信号，经控制电路计算各通道的相对相位变化，反馈至光移相器的电输入端实现通道相位控制。在该方案中，导频信号f1-fN为低速导频信号。
本发明的有益效果包括：
本发明技术方案中，由于产生的多个波束和多个单色光波一一对应，克服了非相干接收光学波束形成系统中波束为波长复用光信号，需要经光电互转换变成单色光才能执行后续光学处理的缺点，有利于直接开展微波光子变频等后续光学处理，更适配与后续的光学处理系统对接。
本发明技术方案中，由于使用了具有波长色散特性的延迟器件，当使用单波长作为光载波时，通过改变输入信号的波长就可以改变波束指向，系统具有一定的波束指向调谐能力，克服了现有相干接收光学波束网络波束指向不易调谐的缺点。
本发明技术方案中，由于在电光调制部分采用波长复用光信号作为光载波，结合使用具有波长色散特性的延迟器件，能够克服传统相干波束形成系统只能形成一个同时波束、多波束要求下系统复用性差的缺点，有利于简化系统架构，实现装置小型化。
本发明技术方案中，由于本发明能够支持具有一定色散系数的线性色散器件，能够充分利用线性色散器件(如DCF、光纤光栅、阵列波导光栅等)种类多、通用性强的优点，有利于降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的接收光学多波束形成方法示意图；
图2为本发明实施例中涉及接收光学多波束形成中一种相位稳定性控制的实施例；
图3为本发明实施例中涉及延迟器件的一种实施例。
具体实施方式
本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
鉴于背景中的问题，经过本发明的发明人创造性的思考后，为每个天线配置多波长信号，并充分利用色散延迟器件对多波长信号的色散特性，提出一种多波长调制的相干光学接收多波束形成方法及装置，能够实现波束与波长的一一对应。具体的发明内容包括：
本发明构思中还提供了一种特殊的电光调制策略：在电光调制环节，每个阵元对应的光载波信号均为多波长复用光信号。选取的波长数量与阵元数量没有直接关系，克服了传统非相干波束形成中波长需求随阵元数增加而增加，导致阵列规模受限的问题。
本发明构思中还提供了一种波束与波长一一对应的接收光学多波束实现方法。通过在相干合成系统中引入具有色散延迟能力的器件，如DCF、阵列波导光栅(AWG)对等，能够直接匹配上述的波分复用光载波，为波分复用信号实现并行延迟处理，并经相干合成和波长解复用后，形成多个具有单一波长的光学波束。
本发明构思中还提供了一种新型的波长和色散延迟参数设计方法。在该方法中，使用的波长数量取决于需要的波束数量，使用的色散延迟器数量取决于阵元数量。这和传统非相干波束形成中波长数量与阵元数量相对应、色散延迟器数量与波束数量相对应的设计方法有所不同。但是经过巧妙设计，仍然可以按照一定的色散系数设计使用线性色散器件。
在具体实施方式中，图1是本发明实施例提出的接收光学多波束形成方法示意图。N个天线单元接收射频信号，经对应通道的RF前端处理后，输入到电光调制器的射频输入端。多波长光源输出由M个不同波长构成的波分复用光信号，经第一光功分器分为N+1路，其中N路分别输入各通道电光调制器的光输入端，剩余的1路作为本振光信号直接连接到光耦合器的输入端。电光调制器工作于单边带载波抑制模式，即只保留调制光信号的一个边带。电光调制器输出的N路光信号依次连接移相器阵列和延时阵列，然后将N通道的光信号和1路本振光信号一起通过光耦合器实现波束合成，最后经波长解复用器将M个不同波长的光分离出来，即对应M个不同指向的光学波束。
在光耦合器处，由于各通道输入的波长复用信号均为λ1～λM，因此需要进行相干光合成。一种相位稳定性控制的实施例如图2所示。为了实现最佳的合成效果，可以使用光频率梳作为光源，以提高光源之间的相位稳定性，同时对各传输通道的相位稳定性进行反馈控制：为各通道设置不同的导频信号f1～fN，在各通道的RF前端阵列之后配置耦合器阵列，所述耦合器阵列中包含N个电耦合器，电耦合器的两个输入端分别连接待处理的射频信号和导频信号，电耦合器的输出端连接到电光调制器。由于不同波长的信号均为通过N路延时器件后合路，即对应的物理路径相同，因此通过对零度波束对应的光信号进行相位控制就可以实现传输通道之间的相位稳定控制。
导频信号和待处理射频信号共同经过光学处理后，在λM对应的零度波束输出端经过第二光功分器分为两路，一路和其他波束一起执行后续光学处理，另一路经低速PD后解调出各通道的导频信号，经反馈控制电路计算出N个通道的相对相位扰动，并控制各通道中的光移相器调谐通道相位，使得相干合成效果最佳。其中，光移相器可以使用电光相位调制器实现。
图3是延时器件的一种实施例，由不同色散系数的色散光栅或片上阵列波导光栅(AWG)作为各通道的延时器件。以4阵元形成0度和±30度共3波束为例，即N＝4，M＝3，选择波长间隔dλ为1.6nm的3个ITU波长λ1,λ2,λ3，设计延时器件使得在输入光波长为λ2时各通道的延时量相等，均为τ。阵元间距为12mm时，要形成30度波束指向，则相邻单元延迟为20ps，据此选用延时器件的色散系数Di(i＝1,2,3,4)分别为12.5ps/nm、25ps/nm、37.5ps/nm、50ps/nm，则根据色散延时公式：
dτ＝Di·dλ
D1dλ、D2dλ、D3dλ、D4dλ之间的步进延时差为20ps。根据上述设计，对应各通道上不同波长的延时量如表1所示，验证了本发明能够通过4路色散延时器件形成3个不同指向的波束，且每个波束与波长一一对应。
表1各通道不同波长的延时量和色散系数设计表
综上所述，在本发明实施例中，N路波长复用光信号进入具有不同色散系数的延时器件中，利用光学色散特性产生波长之间的相对延迟差，使得不同波长相干合成后能够产生M个不同的波束指向，从而这N路延时器件可以被各波长充分复用。本发明实施例的复用能力体现在：(1)当需要拓展波束数量时，不需要增加延迟器件的数量，只需要在光源部分增加对应数量的波长输入即可。(2)在色散延时器件的支持下，调谐光源的波长值，就可以调谐输出波束的指向。
需要说明的是，在本发明权利要求书中所限定的保护范围内，以下实施例均可以从上述具体实施方式中，例如公开的技术原理，公开的技术特征或隐含公开的技术特征等，以合乎逻辑的任何方式进行组合和/或扩展、替换。
实施例1
一种多波长调制的相干光学接收多波束形成装置，包括天线阵列、RF前端阵列、耦合器阵列、调制器阵列、移相器阵列、延时阵列、光耦合器、波长解复用器、多波长光源、第一光功分器、第二光功分器、控制电路、导频信号输入端和光电探测器PD；
所述天线阵列包括N个天线单元，用于接收外部辐射的射频信号，N为整数；
所述RF前端阵列包含N路独立的RF前端通道，用于将接收到的射频信号进行放大、滤波、限幅处理后送至耦合器阵列；
所述耦合器阵列包含N路独立的电耦合器，用于将RF前端阵列处理后的信号和通过导频信号输入端输入的导频信号合路后输出电信号送至调制器阵列；
所述调制器阵列包含N路独立的电光调制器，用于对合路电信号进行电光转换输出光信号送至移相器阵列；
所述移相器阵列包含N路独立的光移相器，用于调谐光波的相位，保证相干合成的效果；
所述延时阵列包含N路独立的、具有不同色散系数的延时器件，用于对不同波长的信号进行对应的延时处理；
所述光耦合器用于对各通道的波分复用信号进行合路后送至波分解复用器；
所述波分解复用器用于将不同通道的同一波长信号分离出来，形成选定指向的光波束；
所述多波长光源用于输出M个不同波长的光信号送至第一光功分器的输入端；
所述第一光功分器用于将多波长光信号分成N路送至调制器阵列的N个光输入端；
所述第二光功分器用于从零度波束中分出一部分监测光送至光电探测器PD的光输入端；
所述光电探测器PD用于将监测光信号转为监测电信号送至控制电路；
所述控制电路用于将监测电信号进行处理后送至移相器阵列的N个电输入口以控制移相器的相位变化。
实施例2
在实施例1的基础上，所述天线阵列的输出端连接RF前端阵列，RF前端阵列的输出端连接耦合器阵列的第一输入端，耦合器阵列的输出端连接调制器阵列的RF输入端，调制器阵列的光输出端依次连接移相器阵列和延时阵列，延时阵列的N个输出端和光耦合器的N个输入端连接，光耦合器的输出端连接波长解复用器的输入端，波长解复用器的M个输出端分别输出M个不同波长的光信号λ1-λM，对应不同的波束指向。
实施例3
在实施例1的基础上，每个所述电光调制器的输入光信号均为波分复用光信号，且所述多波长光源的输出端连接第一光功分器的输入端，第一光功分器的N路输出端连接调制器阵列的光输入端。
实施例4
在实施例1的基础上，所述波长解复用器的零度波束输出端连接第二光功分器光输入端，所述第二光功分器的第一输出端用作零度波束输出，所述第二光功分器的第二输出端连接光电探测器PD的光输入端。
实施例5
在实施例1的基础上，所述控制电路用于将监测电信号进行处理后送至移相器阵列的N个电输入口以控制移相器的相位变化，具体包括：
通过导频信号结合光电探测器PD和控制电路测量N个通道的相对相位变化，并经移相器阵列实现N个通道的相位一致性控制；其中，N个不同频率的导频信号f1-fN输入N个电耦合器的第二输入端，经各自通道传输后从第二光功分器的第二输出端输出后依次连接光电探测器PD和控制电路，所述控制电路输出N个导频信号的相位变化信息，最后经移相器阵列的电输入端实现通道相位控制。
实施例6
在实施例1的基础上，所述调制器阵列中的电光调制器均工作在载波抑制单边带状态。
实施例7
在实施例1的基础上，所述延时器件具备色散延时功能，即不同波长的光信号经延时器件输出后的延时量有差异。
实施例8
在实施例1的基础上，所述延时器件的数量与天线阵元数量相等，所述多波长光源的光波长数量和需要形成的波束数量相等；并且，输出的波束1对应波长λ1、波束2对应波长λ2，以此类推，波束N对应波长λN，即波束与波长一一对应。
实施例9
在实施例1的基础上，所述第一光功分器的第N+1输出端连接光耦合器的第N+1输出端，作为本振光信号，用于支撑光电探测器PD所需的信号解调。
实施例10
一种多波长调制的相干光学接收多波束形成方法，包括以下步骤：
S1，多波长光源输出的波分复用光信号经第一光功分器后分为N+1路，其中N路分别作为N个电光调制器的光输入，剩下1路进入光耦合器输入端作为本振参考信号；待处理的射频信号经天线阵列和RF前端阵列接收处理后，经耦合器阵列添加导频信息，随后通过电光调制器实现电光转换，输出的载波光信号经移相器阵列进入延时阵列；
S2，经延时阵列中的N个延时器件延时后不同通道的不同波长对应的延时量不同；
S3，光耦合器将N个通道的单边带载波抑制光信号以及第一光功分器输出的一路本振光信号合成为一路；
S4，经波长解复用器实现不同波长的物理分离，输出的每一个波长对应一个波束指向；
S5，N个不同频率的导频信号f1-fN通过电耦合器进入N个通道，和待处理信号一起经系统传输后，在输出的零度波束处，经第二光功分器分出一路监测光，经光电探测器PD得到输出的导频电信号，经控制电路计算各通道的相对相位变化，反馈至光移相器的电输入端实现通道相位控制。

Claims (10)

1.一种多波长调制的相干光学接收多波束形成装置，其特征在于，包括天线阵列、RF前端阵列、耦合器阵列、调制器阵列、移相器阵列、延时阵列、光耦合器、波长解复用器、多波长光源、第一光功分器、第二光功分器、控制电路、导频信号输入端和光电探测器PD；
所述天线阵列包括N个天线单元，用于接收外部辐射的射频信号，N为整数；
所述RF前端阵列包含N路独立的RF前端通道，用于将接收到的射频信号进行放大、滤波、限幅处理后送至耦合器阵列；
所述耦合器阵列包含N路独立的电耦合器，用于将RF前端阵列处理后的信号和通过导频信号输入端输入的导频信号合路后输出电信号送至调制器阵列；
所述调制器阵列包含N路独立的电光调制器，用于对合路电信号进行电光转换输出光信号送至移相器阵列；
所述移相器阵列包含N路独立的光移相器，用于调谐光波的相位，保证相干合成的效果；
所述延时阵列包含N路独立的、具有不同色散系数的延时器件，用于对不同波长的信号进行对应的延时处理；
所述光耦合器用于对各通道的波分复用信号进行合路后送至波分解复用器；
所述波分解复用器用于将不同通道的同一波长信号分离出来，形成选定指向的光波束；
所述多波长光源用于输出M个不同波长的光信号送至第一光功分器的输入端；
所述第一光功分器用于将多波长光信号分成N路送至调制器阵列的N个光输入端；
所述第二光功分器用于从零度波束中分出一部分监测光送至光电探测器PD的光输入端；
所述光电探测器PD用于将监测光信号转为监测电信号送至控制电路；
所述控制电路用于将监测电信号进行处理后送至移相器阵列的N个电输入口以控制移相器的相位变化。
2.根据权利要求1所述的多波长调制的相干光学接收多波束形成装置，其特征在于，所述天线阵列的输出端连接RF前端阵列，RF前端阵列的输出端连接耦合器阵列的第一输入端，耦合器阵列的输出端连接调制器阵列的RF输入端，调制器阵列的光输出端依次连接移相器阵列和延时阵列，延时阵列的N个输出端和光耦合器的N个输入端连接，光耦合器的输出端连接波长解复用器的输入端，波长解复用器的M个输出端分别输出M个不同波长的光信号λ1-λM，对应不同的波束指向。
3.根据权利要求1所述的多波长调制的相干光学接收多波束形成装置，其特征在于，每个所述电光调制器的输入光信号均为波分复用光信号，且所述多波长光源的输出端连接第一光功分器的输入端，第一光功分器的N路输出端连接调制器阵列的光输入端。
4.根据权利要求1所述的多波长调制的相干光学接收多波束形成装置，其特征在于，所述波长解复用器的零度波束输出端连接第二光功分器光输入端，所述第二光功分器的第一输出端用作零度波束输出，所述第二光功分器的第二输出端连接光电探测器PD的光输入端。
5.根据权利要求1所述的多波长调制的相干光学接收多波束形成装置，其特征在于，所述控制电路用于将监测电信号进行处理后送至移相器阵列的N个电输入口以控制移相器的相位变化，具体包括：
通过导频信号结合光电探测器PD和控制电路测量N个通道的相对相位变化，并经移相器阵列实现N个通道的相位一致性控制；其中，N个不同频率的导频信号f1-fN输入N个电耦合器的第二输入端，经各自通道传输后从第二光功分器的第二输出端输出后依次连接光电探测器PD和控制电路，所述控制电路输出N个导频信号的相位变化信息，最后经移相器阵列的电输入端实现通道相位控制。
6.根据权利要求1所述的多波长调制的相干光学接收多波束形成装置，其特征在于，所述调制器阵列中的电光调制器均工作在载波抑制单边带状态。
7.根据权利要求1所述的多波长调制的相干光学接收多波束形成装置，其特征在于，所述延时器件具备色散延时功能，即不同波长的光信号经延时器件输出后的延时量有差异。
8.根据权利要求1所述的多波长调制的相干光学接收多波束形成装置，其特征在于，所述延时器件的数量与天线阵元数量相等，所述多波长光源的光波长数量和需要形成的波束数量相等；并且，输出的波束1对应波长λ1、波束2对应波长λ2，以此类推，波束N对应波长λN，即波束与波长一一对应。
9.根据权利要求1所述的多波长调制的相干光学接收多波束形成装置，其特征在于，所述第一光功分器的第N+1输出端连接光耦合器的第N+1输出端，作为本振光信号，用于支撑光电探测器PD所需的信号解调。
10.一种多波长调制的相干光学接收多波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，多波长光源输出的波分复用光信号经第一光功分器后分为N+1路，其中N路分别作为N个电光调制器的光输入，剩下1路进入光耦合器输入端作为本振参考信号；待处理的射频信号经天线阵列和RF前端阵列接收处理后，经耦合器阵列添加导频信息，随后通过电光调制器实现电光转换，输出的载波光信号经移相器阵列进入延时阵列；
S2，经延时阵列中的N个延时器件延时后不同通道的不同波长对应的延时量不同；
S3，光耦合器将N个通道的单边带载波抑制光信号以及第一光功分器输出的一路本振光信号合成为一路；
S4，经波长解复用器实现不同波长的物理分离，输出的每一个波长对应一个波束指向；
S5，N个不同频率的导频信号f1-fN通过电耦合器进入N个通道，和待处理信号一起经系统传输后，在输出的零度波束处，经第二光功分器分出一路监测光，经光电探测器PD得到输出的导频电信号，经控制电路计算各通道的相对相位变化，反馈至光移相器的电输入端实现通道相位控制。
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