CN209571530U

CN209571530U - 一种基于光谱处理的微波光子射频移相器

Info

Publication number: CN209571530U
Application number: CN201920697992.6U
Authority: CN
Inventors: 魏永峰; 李想; 盛萌萌; 刘晓丽
Original assignee: Inner Mongolia University
Current assignee: Inner Mongolia University
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2019-11-01
Anticipated expiration: 2029-05-16

Abstract

本实用新型公开了一种基于光谱处理的微波光子射频移相器，该移相器包括壳体、光信号产生装置、移相装置以及光电转化装置。光信号产生装置包括激光发射器、基座以及转盘。移相装置包括光谱分离元件和硅基液晶机构，硅基液晶机构包括二维硅基液晶阵列以及多个输出端口。光谱分离元件用于将激光发射器发出的光信号分离成波长不同的多条衍射光线，二维硅基液晶阵列用于接收多条衍射光线。多个输出端口用于接收从二维硅基液晶阵列调制后的拍频光波。光电转化装置包括均呈矩阵排列的多个光耦合器以及多个光电探测器。本实用新型满足了多方向光线射入的要求，有效抑制光子射频移相器的相位噪声，实现光子射频移相功能，可实现任意角度的扫描。

Description

一种基于光谱处理的微波光子射频移相器

技术领域

本实用新型涉及光谱处理技术领域的一种移相器，尤其涉及一种基于光谱处理的微波光子射频移相器。

背景技术

移相器使一种能够对波的相位进行调整的装置，其是波束形成相控阵雷达、卫星系统、光载无线系统中的关键器件，应用在导弹姿态控制、加速器、通信、仪器仪表甚至于音乐等领域。移相器的性能指标直接影响着这些设备的抗干扰能力和灵敏度，以及系统的重量、体积和成本，因此研究移相器在军事上和民用卫星通信领域具有重要的意义。

任何传输介质对在其中传导的波动都会引入相移，这是早期模拟移相器的原理，而现有的移相器利用A/D、D/A转换实现了数字移相。但是，现有的移相器虽然能有效抑制色散，但是这样会引入相位噪声，而且光源的相位波动和光纤色散引入的光波相位变化都会使移相装置产生相位误匹配，导致严重的相位噪声。另外，现有的移相器难以实现全角度的扫描，灵活性不足，而且光源射出的光线方向一般固定，不能满足多方向光线射入的要求。

实用新型内容

针对现有的技术问题，本实用新型提供一种基于光谱处理的微波光子射频移相器，解决了现有的移相器产生严重的相位噪声，而且难以实现全角度的扫描，光源光线不能多方向射入的问题。

本实用新型采用以下技术方案实现：一种基于光谱处理的微波光子射频移相器，其包括：

壳体；

光信号产生装置；

移相装置，其用于对所述光信号产生装置产生的光信号进行移相；以及

光电转化装置，其用于将所述移相装置移相后的光信号转化为射频信号；

其特征在于，所述光信号产生装置包括激光发射器、基座以及转盘；转盘转动安装在容纳槽中，且部分露于容纳槽的上方；激光发射器安装在转盘上，并位于基座的上方；

所述移相装置包括光谱分离元件和硅基液晶机构，所述硅基液晶机构包括二维硅基液晶阵列以及多个输出端口；所述光谱分离元件安装在壳体的侧壁上，并用于按光谱将激光发射器发送的光信号分离成波长不同的多条衍射光线，使光谱分量不同的衍射光线投射在二维硅基液晶阵列中每行的不同像素点上，光谱分量相同的衍射光线投射在二维硅基液晶阵列中每列的不同像素点上；多个输出端口均安装在壳体中，并用于接收从二维硅基液晶阵列调制后的拍频光波；

所述光电转化装置包括均呈矩阵排列的多个光耦合器以及多个光电探测器；多个光耦合器安装在壳体中；多个光电探测器分别与多个光耦合器对应，并位于多个光耦合器形成的阵列的同一侧；每个光耦合器用于光谱耦合其中两个输出端口输出的拍频光波，每个光电探测器用于将对应的光耦合器的耦合信号光电转换成所述射频信号。

作为上述方案的进一步改进，所述拍频光波为光载波或一阶调制边带；每个光耦合器与分别输出光载波和一阶调制边带的两个输出端口连接，以光谱耦合所述光载波和所述一阶调制边带。

作为上述方案的进一步改进，所述微波光子射频移相器还包括：

微波放大器，其安装在壳体中，并用于放大所述射频信号。

作为上述方案的进一步改进，所述光信号产生装置还包括驱动电机二、安装块、齿轮一以及齿轮二；安装块固定在转盘上，激光发射器转动安装在安装块上；所述驱动电机二安装在安装块中，且输出轴插在齿轮一中；齿轮二与齿轮一啮合，且固定在激光发射器上，并与激光发射器的转轴同轴设置。

至少一块吸波板，其安装在壳体的内壁上，并用于吸收入射至壳体的内壁上的光波。

遮光罩，其呈弧形，并安装在壳体中；激光发射器位于所述遮光罩中，所述硅基液晶机构位于所述遮光罩的弧形外壁外。

进一步地，所述微波光子射频移相器还包括：

至少一块滤光板，其安装在壳体中，并与遮光罩围成一个封闭空间；其中，所述光信号产生装置设置在所述封闭空间内。

作为上述方案的进一步改进，所述光谱分离元件为衍射光栅；激光发射器发送的光信号通过衍射光栅反射成多条衍射光线。

作为上述方案的进一步改进，所述光谱分离元件为三棱镜；激光发射器发送的光信号通过三棱镜透射分散成多条衍射光线。

进一步地，所述移相装置还包括安装座、定位件以及转轴；安装座安装在壳体；衍射光栅的端部通过转轴转动安装座上；定位件螺接在转轴上，并用于限制转轴转动。

本实用新型的基于光谱处理的微波光子射频移相器，其光信号产生装置的激光发射器发出的光信号入射到光谱分离元件上，光谱分离元件按照光谱将光信号分离成多条衍射光线，而衍射光线中光谱分量不同的会投射在每行的不同像素点上，而光谱分量相同的会投射在每列的不同像素点上，这样使用人员就可以通过增大或者减小像素点的折射率，进而改变光谱分量的幅度和相位，补偿光谱分量之间的相位，形成多个拍频光波。在本实用新型中，光耦合器会将对应的光载波和一阶调制边带进行光谱耦合，生成对应的光单边带调制信号，即进行光电转换，而光单边带调制信号进一步通过对应的光电探测器形成了射频信号。在本实用新型中，转盘能够相对基座转动，从而带动激光发射器转动，使得入射至光谱分离元件上的光线方向产生改变，以便于满足多方向光线射入的要求。另外，本实用新型中通过分离光信号，对分量进行补偿后再通过内部器件进行重新组合以合成射频信号，从而补偿各个光谱分量之间相位的误匹配来抑制色散引入的相位噪声，从而生成低相位噪声、相位可控的射频信号，进一步考虑光谱分量的幅度和相位精确控制以对相控阵天线进行阵列均衡或加权处理，这样可以提高扫描波束主瓣增益，抑制旁瓣，从而提高光控波束形成网络的系统性能。而且，本实用新型通过光谱处理的方式取代现有的色散补偿，具有可调谐、可重构等优点，降低光纤色散的影响，从而有效抑制光子射频移相器的相位噪声，同时实现光子射频移相功能，并且可实现15GHz信号的0～360°连续相位控制，相位抖动小于2度，射频信号的幅度变化小于2.2dB，从而保证射频信号的功率一致性。本实用新型的移相器构成的波束形成网络理论上可实现任意角度的扫描，灵活性高并且可重构，适用于大规模相控阵雷达中。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的基于光谱处理的微波光子射频移相器的俯视图；

图2为图1中的基于光谱处理的微波光子射频移相器的正视图；

图3为本实用新型实施例1的基于光谱处理的微波光子射频移相器的信号传输图；

图4为图3中的移相器的激光源的输出光谱图；

图5为图3中的移相器的反射光线离开衍射光栅时角度与波长相关示意图；

图6为本实用新型实施例2的基于光谱处理的微波光子射频移相器的系统框架图；

图7为本实用新型实施例2的基于光谱处理的微波光子射频移相器的耦合形成的光边带调制信号的波形图；

图8为本实用新型实施例2的基于光谱处理的微波光子射频移相器的拍频光谱相位差为零时，射频信号的幅度和相位的波形图；

图9为本实用新型实施例2的基于光谱处理的微波光子射频移相器的拍频光谱相位差为0.5rad时，射频信号的幅度和相位的波形图；

图10为本实用新型实施例2的基于光谱处理的微波光子射频移相器在不同的光相位调制情况下得到的相位特性曲线图；

图11为本实用新型实施例2的基于光谱处理的微波光子射频移相器的实验测试结果示意图；

图12为本实用新型实施例3的基于光谱处理的微波光子射频移相器的俯视图；

图13为图12中的基于光谱处理的微波光子射频移相器的正视图；

图14为图12中的区域A的放大图；

图15为本实用新型实施例4的基于光谱处理的微波光子射频移相器的俯视图；

图16为图15中的基于光谱处理的微波光子射频移相器的正视图；

图17为本实用新型实施例5的基于光谱处理的微波光子射频移相器的正视图；

图18为本实用新型实施例6的基于光谱处理的微波光子射频移相器的俯视图；

图19为图18中的基于光谱处理的微波光子射频移相器的正视图。

符号说明：

1 壳体 15 滤光板

2 激光发射器 16 衍射光栅

3 基座 17 三棱镜

4 转盘 18 安装座

5 驱动电机一 19 定位件

6 容纳槽 20 转轴

7 二维硅基液晶阵列 21 装块

8 输入端口 22 齿轮一

9 输出端口 23 齿轮二

10 光耦合器 24 支架一

11 光电探测器 25 支架二

13 吸波板 26 支架三

14 遮光罩

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

请参阅图1、图2以及图3，本实施例提供了一种基于光谱处理的微波光子射频移相器，该移相器包括壳体1、光信号产生装置、移相装置以及光电转化装置。

壳体1可为盒状外壳，其内部封闭，以防止外部光线进入。在本实施例中，壳体1的外轮廓呈长方体形，其顶部可以设置成盖状结构，可供使用人员打开或者关闭。壳体1可采用塑料材料制成，也可以采用铝合金材料制成，当然还可以采用其他金属材料制成。壳体1的表面可以设置液晶显示屏，可用于显示其他结构的相关参数。当然，壳体1上还可以开设各类接口，如射频信号输出端口，电源接口，以便于输出射频信号以及向移相器供电。

光信号产生装置安装在壳体1中，用于产生光信号。其中，光信号产生装置包括激光发射器2、基座3、转盘4以及驱动电机一5，还可包括光调制器和光纤放大器。基座3安装在壳体1的底壁上，且开设有容纳槽6。转盘4转动安装在容纳槽6中，且部分露于容纳槽6的上方。驱动电机一5安装在基座3上，并用于驱动转盘4转动。激光发射器2安装在转盘4上，并位于基座3的上方。在使用时，使用人员通过控制驱动电机一5转动，从而带动转盘4转动，并进一步带动激光发射器2转动，从而调节激光发射器2发出的光线方向，即使得入射至光谱分离元件上的光线方向产生改变，以便于满足多方向光线射入的要求。

在本实施例中，激光发射器2可为多波长激光源Laser，如多波长外腔激光器，且线宽为100kHz，波长调谐为1549.576nm。优选地，外腔激光器为Southern Photonics TLS150激光器。激光发射器2的噪声主要来自于自发辐射效应，这将导致输出激光出现有限频谱宽度，也称之为激光器线宽。半导体材料中的载流子浓度变化导致光增益与折射率的变化，折射率与增益之间的耦合就会产生光强度之间的相互作用和相位噪声。如图4所示，激光源的有限频谱宽度可以看作Lorentz函数。激光源输出的光波的频谱可以看作由一个理想的单频光波和许多窄带高斯噪声组成，这些窄带高斯噪声可以表示为许多幅度和相位随机变化的正弦信号。

光调制器用于调制激光发射器2发送的光信号，光纤放大器用于将光调制器调制的信号放大并输送至输入端口8。光调制器将光信号进行电压偏置，且偏置的最大输出点抑制偶数阶边带的光双边带调制，并获得双边带的光调制信号。在本实施例中，光调制器为铌酸锂马赫曾德尔调制器(MZM)，且半波调制电压V_π为5.8V。在本实施例中，光纤放大器为掺铒光纤放大器(EDFA)，光纤放大器放大后产生的光放大信号会进入到光谱处理系统中进行光谱处理。

移相装置包括光谱分离元件和硅基液晶机构，硅基液晶机构包括二维硅基液晶阵列7、输入端口8以及多个输出端口9。光谱分离元件安装在壳体1的侧壁上，并用于按光谱将激光发射器2通过输入端口8发送的光信号分离成波长不同的多条衍射光线。二维硅基液晶阵列7安装在壳体1的侧壁上，且用于接收多条衍射光线。在本实施例中，通过调整二维硅基液晶阵列7的排列方向，这样就可以使得光谱分量不同的衍射光线投射在二维硅基液晶阵列7中每行的不同像素点上，光谱分量相同的衍射光线投射在二维硅基液晶阵列7中每列的不同像素点上。多个输出端口9均安装在壳体1中，在本实施例中通过支架一24安装在壳体1中，并用于接收从二维硅基液晶阵列7调制后的拍频光波。其中，拍频光波为光载波或一阶调制边带。这样，使用人员就可以通过增大或者减小像素点的折射率，在具体应用中，使用人员可以改变像素点的电压值，进而改变光谱分量的幅度和相位，补偿光谱分量之间的相位，形成多个拍频光波。

请参阅图5，在本实施例中，光谱分离元件为衍射光栅16，激光发射器2发送的光信号通过衍射光栅16反射成多条衍射光线。衍射光栅16可以是反射的反射光栅也可以是传输的传输光栅，用衍射光栅16分离和复合波长的过程是并行的，而用光纤布拉格光栅分离波长则是串行的。反射光栅在反射面上刻有精细的平行刻痕，这些刻痕是等间隔的，光会以一定的角度离开光栅。光离开光栅的角度与光波波长相关，反射光按光谱成扇形展开。每个波长都会以一个稍微不同的角度反射，在反射光栅聚焦位置有接收光纤，这样每个波长都会指向独立的光纤。反过来，不同波长的光通过不同输入光纤进入反射光栅，它们也能够通过反射光栅复合返回一个光纤。而在调节像素点的折射率时，本实施例可以通过电压控制改变每一个像素点的折射率从而改变光波相位，即对光进行相位调制，调制后的光波将返回输出到指定的光纤阵列某输出端口，这样就可以同时完整若干光谱分量的光谱处理。

光电转化装置包括多个光耦合器(OC)10以及多个光电探测器(PD)11，多个光耦合器10以及多个光电探测器11均呈矩阵排列。多个光耦合器10安装在壳体1中，在本实施例中通过支架二25安装在壳体1中，而多个光电探测器11分别与多个光耦合器10对应，并位于多个光耦合器10形成的阵列的同一侧，可以通过支架三26安装在壳体1中。每个光耦合器10对应两个输出端口9，且两个输出端口分别输出对应的一个光载波和对应的一个一阶调制边带。每个光耦合器用于光谱耦合对应的光载波和对应的一阶调制边带，生成一个光单边带调制信号。每个光电探测器11用于将对应的光单边带调制信号进行光电转换，以形成射频信号。本实施例中光耦合器10和光电探测器11共同协作，使得光载波和一阶调制边带通过耦合和光电转换，形成所需的射频信号，这样本实施例就通过分离光信号，对分量进行补偿后再通过内部器件进行重新组合以合成射频信号，从而补偿各个光谱分量之间相位的误匹配来抑制色散引入的相位噪声，从而生成低相位噪声、相位可控的射频信号，进一步考虑光谱分量的幅度和相位精确控制以对相控阵天线进行阵列均衡或加权处理，这样可以提高扫描波束主瓣增益，抑制旁瓣，从而提高光控波束形成网络的系统性能。

综上所述，本实施例的基于光谱处理的微波光子射频移相器具有以下优点：

该移相器的光信号产生装置的激光发射器2发出的光信号通过输入端口8入射到光谱分离元件上，光谱分离元件按照光谱将光信号分离成多条衍射光线，而衍射光线中光谱分量不同的会投射在二维硅基液晶阵列7中每行的不同像素点上，而光谱分量相同的会投射在每列的不同像素点上，这样使用人员就可以通过增大或者减小像素点的折射率，进而改变光谱分量的幅度和相位，补偿光谱分量之间的相位，形成多个拍频光波。在本实施例中，光耦合器10会将对应的光载波和一阶调制边带进行光谱耦合，生成对应的光单边带调制信号，即进行光电转换，而光单边带调制信号进一步通过对应的光电探测器11形成了射频信号。在本实施例中，转盘4能够相对基座3转动，从而带动激光发射器2转动，使得入射至光谱分离元件上的光线方向产生改变，以便于满足多方向光线射入的要求。另外，本实施例中通过分离光信号，对分量进行补偿后再通过内部器件进行重新组合以合成射频信号，从而补偿各个光谱分量之间相位的误匹配来抑制色散引入的相位噪声，从而生成低相位噪声、相位可控的射频信号，进一步考虑光谱分量的幅度和相位精确控制以对相控阵天线进行阵列均衡或加权处理，这样可以提高扫描波束主瓣增益，抑制旁瓣，从而提高光控波束形成网络的系统性能。而且，本实施例通过光谱处理的方式取代现有的色散补偿，具有可调谐、可重构等优点，降低光纤色散的影响，从而有效抑制光子射频移相器的相位噪声，同时实现光子射频移相功能，从而保证射频信号的功率一致性。本实施例的移相器构成的波束形成网络理论上可实现任意角度的扫描，灵活性高并且可重构，适用于大规模相控阵雷达中。

实施例2

请参阅图6，本实施例提供了一种基于光谱处理的微波光子射频移相器，其在实施例1的基础上增加了微波放大器和矢量网络分析仪。微波放大器用于放大射频信号，且放大后的信号作为光调制器的驱动信号。矢量网络分析仪用于测试射频信号的相位和幅度，也可测量射频信号的能量。其中，微波放大器为JSM-KFD76C放大器，且偏置电压为V_π/2，V_π为光调制器的半波调制电压。矢量网络分析仪为Agilent 8720ES矢量网络分析仪。

本实施例进行移相实验，实验中利用Finisar公司的Waveshaper 4000s完成光谱处理功能以进行实验验证。Waveshaper4000s是基于LCoS的高分辨率光处理平台，覆盖C波段和L波段，可实现任意滤波器中心波长、带宽、幅频特性、相频特性的精确控制。滤波器带宽变化范围为10GHz到9THz，最小分辨率为1GHz8pm，幅度衰减控制范围0-35dB，插入损耗约为6.5dB，回波损耗大于25dB。

在本实施例的实验方案中，光载波和两个调制边带被投射到Waveshaper中2-DLCoS每一行的不同像素点上，通过电压控制不同像素点的折射率来改变所对应光谱分量的幅度和相位，并输出到指定的输出端口。经过Waveshaper光谱处理后的光载波和调制边带重新组合构成光单边带调制信号，即选择其中的光载波和一个调制边带构成SSB信号，如图7所示。

光电探测器11探测得到所需的一定相位、幅度的RF信号，本实施例利用矢量网络分析仪测试分析RF信号的相位、幅度特性。实验保持参与拍频的两个光谱分量的相位不变，即二者相位差为零，这时测得的RF的幅度和相位如图8所示，可见RF信号幅度基本保持不变，相位为-94.878度，相位抖动小于2度。

利用Waveshaper光谱处理平台，使参与拍频的两个光谱分量的相位差为0.5rad时，这样实验测得的射频信号的幅度和相位如图9所示。此时，射频信号的信号幅度基本保持不变，但相位为-69.068度，相位抖动小于2度。

同样，使参与拍频的光谱分量相位差分别为1.0rad、1.5rad、2.0rad、2.5rad、3.0rad、3.5rad、4.0rad、4.5rad、5.0rad、5.5rad、6.0rad时，测试的RF信号的相位分别为-45.386°、-20.981°、8.2521°、37.035°、68.824°、99.8°、128.55°、159.82°、-175.01°、-149.69°、-124.59°。综合分析以上数据，可以得到本实验实现的光子射频移相器的相位、幅度特性，即当参与拍频的光谱分量相位差分别为0rad、0.5rad、1.0rad、1.5rad、2.0rad、2.5rad、3.0rad、3.5rad、4.0rad、4.5rad、5.0rad、5.5rad、6.0rad时得到的相位、幅度特性，如图10以及图11所示。Waveshaper 4000s的相位控制精度可以达到0.01rad，所以该方案能够实现相位的准连续调谐。

如图10所示，在不同的光相位调制情况下得到的相位特性曲线，可见当参与拍频的光谱分量相位差分别为0rad、0.5rad、1.0rad、1.5rad、2.0rad、2.5rad、3.0rad、3.5rad、4.0rad、4.5rad、5.0rad、5.5rad、6.0rad时，RF信号的相位随之变化，虽然光相位差取离散值，但可以预测RF信号的相位0-360°连续可调，并且相位抖动小于2°。如图11所示，在相位调谐的过程中，RF信号的幅度基本保持不变，测量的幅度变化小于2.2dB。尽管实验中采用15GHz信号作为测试信号，该方法对其它高频的信号也同样适用，只要相应的电光调制器和光电探测器11带宽满足要求。

由此可见，本实施例的光子射频移相器输出RF信号的相位Φ由光载波和一阶调制边带的相位差决定，可通过光谱处理灵活控制。本实施例的移相器可实现15GHz信号的0～360°连续相位控制，相位抖动小于2度，射频信号的幅度变化小于2.2dB，从而保证射频信号的功率一致性。本实施例的移相器构成的波束形成网络理论上可实现任意角度的扫描，灵活性高并且可重构，适用于大规模相控阵雷达中。

另外需要说明的是，本实施例的光谱处理结构相对于其他处理结构来说，具有宽带、高频、透明、易于集成和并行处理等技术优势，但同时也有处理粒度大、损耗大，稳定性不足等缺点。因此，在其他一些实施例中可以考虑将光谱处理与微波光子链路相结合，降低光谱处理带来的负面影响，进一步发挥光谱处理对微波光子信号处理的优势。

实施例3

请参阅图12、图13以及图14，本实施例提供了一种基于光谱处理的微波光子射频移相器，其与实施例1的移相器相似，区别在于光信号产生装置还包括驱动电机二、安装块21、齿轮一22以及齿轮二23。安装块21固定在转盘4上，激光发射器2转动安装在安装块21上。驱动电机二安装在安装块21中，且输出轴插在齿轮一22中。齿轮二23与齿轮一22啮合，且固定在激光发射器2上，并与激光发射器2的转轴同轴设置。其中，齿轮一22的半径小于齿轮二23的半径。本实施例中驱动电机二转动带动齿轮一22转动，而齿轮一22转动进一步带动齿轮二23转动，使得激光发射器2转动，从而实现激光发射器2在水平方向上的角度调整，调节激光发射器2发射至光谱分离元件上的关系角度，并与驱动电机一5共同调节激光发射器2的投射角度，从而调节激光发射器2的发射光线的水平和垂直角度，实现投射光线的全角度调节。

实施例4

请参阅图15以及图16，本实施例提供了一种基于光谱处理的微波光子射频移相器，其在实施例1的基础上增加了吸波板13、遮光罩14以及滤光板15。吸波板13的数量至少为一块，并且安装在壳体1的内壁上，并用于吸收入射至壳体1的内壁上的光波，这样能够避免壳体1反射光线对其他结构造成影响，提高移相器的精确性。遮光罩14呈弧形，在本实施例中，遮光罩14呈四分之一圆弧形。遮光罩14安装在壳体1中，而激光发射器2位于遮光罩14中，硅基液晶机构位于遮光罩14的弧形外壁外，这样能够防止激光发射器2发射的光线直接进入到硅基液晶机构中。滤光板15的数量至少为一块，并且安装在壳体1中，并与遮光罩14围成一个封闭空间。其中，光信号产生装置设置在封闭空间内。滤光板15能够调节激光发射器2发射至光谱分离元件上的光线强度，而且可以通过滤光板15的数量进一步控制入射至光谱分离元件上的光线强度，方便调节移相器的射频信号的强度。

实施例5

请参阅图17，本实施例提供了一种基于光谱处理的微波光子射频移相器，其与实施例1的移相器相似，区别在于光谱分离元件为三棱镜17，激光发射器2发送的光信号通过三棱镜17透射分散成多条衍射光线。三棱镜17能够将入射的光信号按照波长依次分离，从而形成扇形的衍射光线，而三棱镜17的位置更容易固定，同时由于通过透射的方式进行光谱分离，可便于调节二维硅基液晶阵列7的位置。

实施例6

请参阅图18以及图19，本实施例提供了一种基于光谱处理的微波光子射频移相器，其与实施例1的移相器相似，区别在于移相装置还包括安装座18、定位件19以及转轴20。其中，安装座18安装在壳体1。衍射光栅16的端部通过转轴20转动安装座18上。定位件19螺接在转轴20上，并用于限制转轴20转动。在需要调整衍射光栅16的角度时，使用人员可以旋转定位件19，并进一步旋转衍射光栅16，以调节衍射光栅16的放置方向，而在调节完成后，将定位件19拧紧，使得衍射光栅16相对安装座18固定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种基于光谱处理的微波光子射频移相器，其特征在于，其包括：

壳体(1)；

光信号产生装置；

其特征在于，所述光信号产生装置包括激光发射器(2)、基座(3)以及转盘(4)；转盘(4)转动安装在容纳槽(6)中，且部分露于容纳槽(6)的上方；激光发射器(2)安装在转盘(4)上，并位于基座(3)的上方；

所述移相装置包括光谱分离元件和硅基液晶机构，所述硅基液晶机构包括二维硅基液晶阵列(7)以及多个输出端口(9)；所述光谱分离元件安装在壳体(1)的侧壁上，并用于按光谱将激光发射器(2)发送的光信号分离成波长不同的多条衍射光线，使光谱分量不同的衍射光线投射在二维硅基液晶阵列(7)中每行的不同像素点上，光谱分量相同的衍射光线投射在二维硅基液晶阵列(7)中每列的不同像素点上；多个输出端口(9)均安装在壳体(1)中，并用于接收从二维硅基液晶阵列(7)调制后的拍频光波；

所述光电转化装置包括均呈矩阵排列的多个光耦合器(10)以及多个光电探测器(11)；多个光耦合器(10)安装在壳体(1)中；多个光电探测器(11)分别与多个光耦合器(10)对应，并位于多个光耦合器(10)形成的阵列的同一侧；每个光耦合器(10)用于光谱耦合其中两个输出端口(9)输出的拍频光波，每个光电探测器(11)用于将对应的光耦合器(10)的耦合信号光电转换成所述射频信号。

2.如权利要求1所述的基于光谱处理的微波光子射频移相器，其特征在于，所述拍频光波为光载波或一阶调制边带；每个光耦合器(10)与分别输出光载波和一阶调制边带的两个输出端口(9)连接，以光谱耦合所述光载波和所述一阶调制边带。

3.如权利要求1所述的基于光谱处理的微波光子射频移相器，其特征在于，所述微波光子射频移相器还包括：

微波放大器(12)，其安装在壳体(1)中，并用于放大所述射频信号。

4.如权利要求1所述的基于光谱处理的微波光子射频移相器，其特征在于，所述光信号产生装置还包括驱动电机二、安装块(21)、齿轮一(22)以及齿轮二(23)；安装块(21)固定在转盘(4)上，激光发射器(2)转动安装在安装块(21)上；所述驱动电机二安装在安装块(21)中，且输出轴插在齿轮一(22)中；齿轮二(23)与齿轮一(22)啮合，且固定在激光发射器(2)上，并与激光发射器(2)的转轴同轴设置。

5.如权利要求1所述的基于光谱处理的微波光子射频移相器，其特征在于，所述微波光子射频移相器还包括：

至少一块吸波板(13)，其安装在壳体(1)的内壁上，并用于吸收入射至壳体(1)的内壁上的光波。

6.如权利要求1所述的基于光谱处理的微波光子射频移相器，其特征在于，所述微波光子射频移相器还包括：

遮光罩，其呈弧形，并安装在壳体(1)中；激光发射器(2)位于所述遮光罩中，所述硅基液晶机构位于所述遮光罩的弧形外壁外。

7.如权利要求6所述的基于光谱处理的微波光子射频移相器，其特征在于，所述微波光子射频移相器还包括：

至少一块滤光板(15)，其安装在壳体(1)中，并与遮光罩围成一个封闭空间；其中，所述光信号产生装置设置在所述封闭空间内。

8.如权利要求1所述的基于光谱处理的微波光子射频移相器，其特征在于，所述光谱分离元件为衍射光栅(16)；激光发射器(2)发送的光信号通过衍射光栅(16)反射成多条衍射光线。

9.如权利要求1所述的基于光谱处理的微波光子射频移相器，其特征在于，所述光谱分离元件为三棱镜(17)；激光发射器(2)发送的光信号通过三棱镜(17)透射分散成多条衍射光线。

10.如权利要求8所述的基于光谱处理的微波光子射频移相器，其特征在于，所述移相装置还包括安装座(18)、定位件(19)以及转轴(20)；安装座(18)安装在壳体(1)；衍射光栅(16)的端部通过转轴(20)转动安装座(18)上；定位件(19)螺接在转轴(20)上，并用于限制转轴(20)转动。