【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于微波光子學、真時延波束形成、寬帶多波束形成等領域，具體涉及一種微波光子寬帶直調多波束形成網絡系統。
技術介紹
1、在衛星通信、雷達、電子戰等領域，波束形成是一種被廣泛采用的陣列信號處理技術，它的實質是通過對陣列各通道所傳輸信號的相位和幅度進行加權，使得陣列方向圖的主瓣對準預期目標、零陷對準干擾信號，從而提高系統性能。
2、微波光子技術是一種微波與光波交叉融合的新興技術，可以將微波信號調制到光載波上，在光域對微波信號進行產生、處理、控制和傳輸等，具備寬帶、高速、并行、抗電磁干擾等多方面的優勢。
3、采用基于微波光子學的光學真時延移相網絡代替傳統電學移相網絡的相控陣稱光控相控陣。由于射頻信號經過光轉換在光域得到時間延遲，故光學真時延移相網絡同時繼承了微波和光子技術的優點，相比傳統電學移相具有多方面的優勢，具體如下：
4、首先擴展了相控陣的帶寬，由于光學移相網絡實現了電信號的真時延，故系統消除了波束偏斜現象和孔徑渡越時間，能達到較大的瞬時帶寬。另外，由于微波光子器件通常擁有較大的帶寬，故微波信號不用通過下變頻，可直接在光域合成波束。其次，降低信號傳輸損耗，光信號在光纖中傳輸的損耗極低，1550nm的激光的光傳輸損耗一般為0.2db/km，折合電信號損耗為0.4db/km，相對于同軸電纜或者波導的損耗來說幾乎可忽略不計。同時，由于微波信號的頻率遠小于光波的頻率，故不同頻率的射頻信號在光纖中的損耗一致性非常好。第三，減輕系統的重量和體積，光纖的重量通常為1.7kg/km，而同軸電纜的重量約
5、直接調制微波光子鏈路具有結構簡單、低成本、容易實現等優點，因此非常適用于大規模的波束形成網絡中。直接調制是通過直調激光器直接將射頻信號調制到光載波上，通過改變激光器的驅動電流，以驅動電流的變化改變輸出光波的強度，實現光強度調制。經過真時延波束形成網絡后，通過光電探測器光電轉換變為電信號。
6、目前，傳統衛星通信技術所采用的微波通信技術存在著帶寬嚴重不足、較弱的抗干擾能力以及衛星系統載荷和處理信息的能力有限等問題，無法滿足日益增長的通信需求。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術基于微波光子直調鏈路和光控波束形成網絡，提出了一種微波光子寬帶直調多波束形成網絡系統。本專利技術基于微波光子直調鏈路和光控波束形成網絡，可提升系統的工作頻段和瞬時工作帶寬，并能根據應用情況實現分波束模式或者合波束模式，實現應用系統的高速、大容量、靈活可靠傳輸。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為：
3、一種微波光子寬帶直調多波束形成網絡系統，其包括直調發射模塊、光延時衰減模塊、光電轉換模塊、波束重構模塊以及波束控制模塊，光電轉換模塊包括順次連接的光波分復用器、光放大器和光電探測器，直調發射模塊包括2n路電光直接調制通路，光延時衰減模塊包括2n路延時衰減控制通路，n≥1，2n路電光直接調制通路和2n路延時衰減控制通路一一對應連接，2n路延時衰減控制通路的輸出均連接光波分復用器；
4、電光直接調制通路包括順次連接的低噪聲放大器和直調激光器；第i路電光直接調制通路中，低噪聲放大器將輸入信號進行增益放大，放大后的信號經過直調激光器調制到光載波上，i＝1,2,...,2n；
5、延時衰減控制通路包括順次連接的光延時線和光衰減器；第i路延時衰減控制通路接收第i路電光直接調制通路輸出的光信號，通過光延時線對光信號進行延時，然后通過光衰減器對光信號進行衰減；
6、波束控制模塊根據外部輸入的掃描角度計算光延時線的延時值和光衰減器的衰減值，并控制光延時線和光衰減器調整至相應的延時值和衰減值；
7、第1路到第n路延時衰減控制通路輸出的光信號通過第一光波分復用器進行合路，合路信號經過第一光放大器進行放大，放大后的光信號經過經過第一光電探測器進行光電轉換，得到第一輸出電信號；第一輸出電信號通過第一電開光選擇為分波束或者合波束模式；
8、第n+1路到第2n路延時衰減控制通路輸出的光信號通過第二光波分復用器進行合路，合路信號經過第二光放大器進行放大，放大后的光信號經過經過第二光電探測器進行光電轉換，得到第二輸出電信號；第二輸出電信號通過第二電開光選擇為分波束或者合波束模式。
9、進一步地，2n路電光直接調制通路的輸入信號的頻率均相同，功率均相同，頻率的取值范圍為2～18ghz，功率的取值范圍為-60dbm～-40dbm。
10、進一步地，波束控制模塊用于對光延時衰減模塊進行校準，設置光延時線使得每路延時相等，設置光衰減器使得每路衰減值相等；其中，設置光延時線使得每路延時相等，具體方式為：
11、首先，根據外部輸入的掃描角度計算每路光延時線的延時值：
12、
13、其中，d為天線陣元間距，θ為掃描角度，c為光速，τi為第i路光延時線的延時值；
14、然后，控制每路光延時線調整至相應的延時值。
15、進一步地，光延時線的延時值的范圍為0ps～500ps，光衰減器的衰減值的范圍為0db～20db。
16、進一步地，第1路到第2n路電光直接調制通路/延時衰減控制通路中光信號的波長依次遞減0.8nm。
17、本專利技術的有益效果在于：
18、1、本專利技術利用直調光鏈路和光波束形成網絡，構建寬帶直調波束形成網絡系統，可以提升工作頻段和瞬時工作帶寬，為通信、電子戰、雷達等應用系統提供波束形成網絡。
19、2、本專利技術可提升系統的工作頻段和瞬時工作帶寬，可實現寬帶寬角掃描，并能根據應用情況實現分波束模式或者合波束模式，實現高速、大容量、靈活可靠傳輸。
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1.一種微波光子寬帶直調多波束形成網絡系統，其特征在于，包括直調發射模塊、光延時衰減模塊、光電轉換模塊、波束重構模塊以及波束控制模塊，光電轉換模塊包括順次連接的光波分復用器、光放大器和光電探測器，直調發射模塊包括2n路電光直接調制通路，光延時衰減模塊包括2n路延時衰減控制通路，n≥1，2n路電光直接調制通路和2n路延時衰減控制通路一一對應連接，2n路延時衰減控制通路的輸出均連接光波分復用器；
2.如權利要求1所述的一種微波光子寬帶直調多波束形成網絡系統，其特征在于，2n路電光直接調制通路的輸入信號的頻率均相同，功率均相同，頻率的取值范圍為2～18GHz，功率的取值范圍為-60dBm～-40dBm。
3.如權利要求1所述的一種微波光子寬帶直調多波束形成網絡系統，其特征在于，波束控制模塊用于對光延時衰減模塊進行校準，設置光延時線使得每路延時相等，設置光衰減器使得每路衰減值相等；其中，設置光延時線使得每路延時相等，具體方式為：
4.如權利要求1所述的一種微波光子寬帶直調多波束形成網絡系統，其特征在于，光延時線的延時值的范圍為0ps～500ps，光衰減
5.如權利要求1所述的一種微波光子寬帶直調多波束形成網絡系統，其特征在于，第1路到第2n路電光直接調制通路/延時衰減控制通路中光信號的波長依次遞減0.8nm。
...【技術特征摘要】
1.一種微波光子寬帶直調多波束形成網絡系統，其特征在于，包括直調發射模塊、光延時衰減模塊、光電轉換模塊、波束重構模塊以及波束控制模塊，光電轉換模塊包括順次連接的光波分復用器、光放大器和光電探測器，直調發射模塊包括2n路電光直接調制通路，光延時衰減模塊包括2n路延時衰減控制通路，n≥1，2n路電光直接調制通路和2n路延時衰減控制通路一一對應連接，2n路延時衰減控制通路的輸出均連接光波分復用器；
2.如權利要求1所述的一種微波光子寬帶直調多波束形成網絡系統，其特征在于，2n路電光直接調制通路的輸入信號的頻率均相同，功率均相同，頻率的取值范圍為2～18ghz，功率的取值范圍為-60dbm～...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉彥丹，文愛軍，李少波，李曉陽，梁宇，邢貫蘇，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第五十四研究所，
類型：發明
國別省市：
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