[发明专利]基于宽带光源的全光控相控阵雷达发射机

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波光子学和雷达领域的方法与装置，具体是一种基于宽带光源的全光控相控阵雷达发射机。

背景技术

相控阵雷达借助天线的配置实现波束的扫描,在军事、电子对抗、通信等领域有着广泛的应用。然而，传统的电控相控阵雷达由于存在孔径效应(参见张光义，赵玉洁，相控阵雷达技术，北京：电子工业出版社，2006.12:390-392)，在宽带宽角扫描的情况下存在波束偏移的现象，所以限制了雷达信号的瞬时带宽。近年来随着光电子技术的发展，提出了光控相控阵雷达的概念。光控相控阵是将微波信号调制到光信号上，利用光信号在不同长度的光纤中传播实现不同的真时延，然后将微波信号从光信号中解调出来，经过微波T/R组件与天线发射出去。光控相控阵不仅可以有效克服传统相控阵天线孔径效应的限制，且具有大的瞬时带宽、无波束斜视效应、低损耗、小尺寸、抗电磁干扰、探测距离远等一系列优点，从而提高了雷达性能，简化了雷达设计，成为相控阵雷达发展的一个重要方向。

国际国内在光控相控阵雷达技术方面都有开展广泛的研究。国际顶级的Nature杂志在2014年报道了一个全光控的相干雷达系统(Ghelfi P,Laghezza F,Scotti F,et al.A fully photonics-based coherent radar system[J].Nature,2014,507(7492):341-345)，利用光子学技术实现了对雷达信号的发射、接收、处理。国内清华大学周炳锟教授课题组重点研究了光控微波波束形成网络结构。电子科技大学对L波段的光控相控阵雷达进行了理论研究，设计制作了光延时线和光传输链路，并与南京电子技术研究所合作完成了近场、远场测试，显著改善了雷达的宽带宽角扫描性能。

高质量的宽带可调谐微波信号源是雷达系统中必不可少的组成部分。然而，传统相控阵雷达的外部微波信号源存在可调谐范围窄、雷达信号的时间带宽积有限、相位噪声大等问题。基于光电子技术的光电振荡器在产生低相位噪声、频率大范围可调谐的微波信号方面具有巨大优势(参见邹卫文，刘辰钧，姜文宁，卢加林，吴龟灵，陈建平，基于宽带光源的频率可调谐的光电振荡装置：中国，CN201310045022.5[P]，2013-6-19)。在光控相控阵雷达中，利用普通的通信光纤可以实现数据传输和相控阵的控制。因为光纤损耗低，所以可以将信号处理、波束控制等设备放置在离天线较远的地方，这有利于提高雷达的生存能力，或将大的雷达阵面分散若干较小阵面，配以适当的数据处理，以获得更高的实孔径角分辨能力和测角、定位精度(参见张忠华，孙晓昶，光控相控阵雷达[J]，电讯技术，2004，44(2):71-75)。与传统的微波延迟线相比，光纤延迟线体积小、结构简单、抗电磁干扰能力强、温度稳定性好。基于波分复用技术的光纤延时网络(参见邹卫文，余安亮，刘辰钧，陈建平，基于光波分复用技术的可编程波束成形网络：中国，CN201310460297.5[P]，2014.1.22)可以实现相控阵系统的相位控制。

本发明中的全光控相控阵雷达发射机是基于宽带光源的。一方面宽带光源在本发明中的微波信号产生部分中是必不可少的一部分。另一方面宽带光源与波分复用技术的结合，可以在多波长下实现与频率无关的真时延迟，灵活性高。相比于结合多波长激光器阵列与光纤延时网络的相控阵雷达发射机结构(参见邹卫文，李曙光，刘辰钧，余安亮，陈建平，全光控相控阵雷达发射机：中国，CN201410065532.3[P]，2014.7.23)，用宽带光源替代多波长激光器阵列，并利用波分复用器对宽带光源进行切割的结构更加简单且节约成本。

发明内容

本发明的目的在于提出宽带光源的全光控相控阵雷达发射机。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于宽带光源的全光控相控阵雷达发射机，特点在于其构成包括微波信号产生部分、信号调制与延时部分、发射部分，所述的微波信号产生部分用于产生宽带可调谐的单频微波信号；信号调制与延时部分用于将雷达信号调制在光载波上，并利用波分复用技术对不同通道的信号进行延时；发射部分用于将光信号转换为雷达电信号并发射出去。