【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波光子学、真时延波束形成、宽带多波束形成等领域，具体涉及一种微波光子宽带直调多波束形成网络系统。
技术介绍
1、在卫星通信、雷达、电子战等领域，波束形成是一种被广泛采用的阵列信号处理技术，它的实质是通过对阵列各通道所传输信号的相位和幅度进行加权，使得阵列方向图的主瓣对准预期目标、零陷对准干扰信号，从而提高系统性能。
2、微波光子技术是一种微波与光波交叉融合的新兴技术，可以将微波信号调制到光载波上，在光域对微波信号进行产生、处理、控制和传输等，具备宽带、高速、并行、抗电磁干扰等多方面的优势。
3、采用基于微波光子学的光学真时延移相网络代替传统电学移相网络的相控阵称光控相控阵。由于射频信号经过光转换在光域得到时间延迟，故光学真时延移相网络同时继承了微波和光子技术的优点，相比传统电学移相具有多方面的优势，具体如下：
4、首先扩展了相控阵的带宽，由于光学移相网络实现了电信号的真时延，故系统消除了波束偏斜现象和孔径渡越时间，能达到较大的瞬时带宽。另外，由于微波光子器件通常拥有较大的带宽，故微波信号不用通过下变频，可直接在光域合成波束。其次，降低信号传输损耗，光信号在光纤中传输的损耗极低，1550nm的激光的光传输损耗一般为0.2db/km，折合电信号损耗为0.4db/km，相对于同轴电缆或者波导的损耗来说几乎可忽略不计。同时，由于微波信号的频率远小于光波的频率，故不同频率的射频信号在光纤中的损耗一致性非常好。第三，减轻系统的重量和体积，光纤的重量通常为1.7kg/km，而同轴电缆的重量约
5、直接调制微波光子链路具有结构简单、低成本、容易实现等优点，因此非常适用于大规模的波束形成网络中。直接调制是通过直调激光器直接将射频信号调制到光载波上，通过改变激光器的驱动电流，以驱动电流的变化改变输出光波的强度，实现光强度调制。经过真时延波束形成网络后，通过光电探测器光电转换变为电信号。
6、目前，传统卫星通信技术所采用的微波通信技术存在着带宽严重不足、较弱的抗干扰能力以及卫星系统载荷和处理信息的能力有限等问题，无法满足日益增长的通信需求。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术基于微波光子直调链路和光控波束形成网络，提出了一种微波光子宽带直调多波束形成网络系统。本专利技术基于微波光子直调链路和光控波束形成网络，可提升系统的工作频段和瞬时工作带宽，并能根据应用情况实现分波束模式或者合波束模式，实现应用系统的高速、大容量、灵活可靠传输。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种微波光子宽带直调多波束形成网络系统，其包括直调发射模块、光延时衰减模块、光电转换模块、波束重构模块以及波束控制模块，光电转换模块包括顺次连接的光波分复用器、光放大器和光电探测器，直调发射模块包括2n路电光直接调制通路，光延时衰减模块包括2n路延时衰减控制通路，n≥1，2n路电光直接调制通路和2n路延时衰减控制通路一一对应连接，2n路延时衰减控制通路的输出均连接光波分复用器；
4、电光直接调制通路包括顺次连接的低噪声放大器和直调激光器；第i路电光直接调制通路中，低噪声放大器将输入信号进行增益放大，放大后的信号经过直调激光器调制到光载波上，i＝1,2,...,2n；
5、延时衰减控制通路包括顺次连接的光延时线和光衰减器；第i路延时衰减控制通路接收第i路电光直接调制通路输出的光信号，通过光延时线对光信号进行延时，然后通过光衰减器对光信号进行衰减；
6、波束控制模块根据外部输入的扫描角度计算光延时线的延时值和光衰减器的衰减值，并控制光延时线和光衰减器调整至相应的延时值和衰减值；
7、第1路到第n路延时衰减控制通路输出的光信号通过第一光波分复用器进行合路，合路信号经过第一光放大器进行放大，放大后的光信号经过经过第一光电探测器进行光电转换，得到第一输出电信号；第一输出电信号通过第一电开光选择为分波束或者合波束模式；
8、第n+1路到第2n路延时衰减控制通路输出的光信号通过第二光波分复用器进行合路，合路信号经过第二光放大器进行放大，放大后的光信号经过经过第二光电探测器进行光电转换，得到第二输出电信号；第二输出电信号通过第二电开光选择为分波束或者合波束模式。
9、进一步地，2n路电光直接调制通路的输入信号的频率均相同，功率均相同，频率的取值范围为2～18ghz，功率的取值范围为-60dbm～-40dbm。
10、进一步地，波束控制模块用于对光延时衰减模块进行校准，设置光延时线使得每路延时相等，设置光衰减器使得每路衰减值相等；其中，设置光延时线使得每路延时相等，具体方式为：
11、首先，根据外部输入的扫描角度计算每路光延时线的延时值：
12、
13、其中，d为天线阵元间距，θ为扫描角度，c为光速，τi为第i路光延时线的延时值；
14、然后，控制每路光延时线调整至相应的延时值。
15、进一步地，光延时线的延时值的范围为0ps～500ps，光衰减器的衰减值的范围为0db～20db。
16、进一步地，第1路到第2n路电光直接调制通路/延时衰减控制通路中光信号的波长依次递减0.8nm。
17、本专利技术的有益效果在于：
18、1、本专利技术利用直调光链路和光波束形成网络，构建宽带直调波束形成网络系统，可以提升工作频段和瞬时工作带宽，为通信、电子战、雷达等应用系统提供波束形成网络。
19、2、本专利技术可提升系统的工作频段和瞬时工作带宽，可实现宽带宽角扫描，并能根据应用情况实现分波束模式或者合波束模式，实现高速、大容量、灵活可靠传输。
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1.一种微波光子宽带直调多波束形成网络系统，其特征在于，包括直调发射模块、光延时衰减模块、光电转换模块、波束重构模块以及波束控制模块，光电转换模块包括顺次连接的光波分复用器、光放大器和光电探测器，直调发射模块包括2n路电光直接调制通路，光延时衰减模块包括2n路延时衰减控制通路，n≥1，2n路电光直接调制通路和2n路延时衰减控制通路一一对应连接，2n路延时衰减控制通路的输出均连接光波分复用器；
2.如权利要求1所述的一种微波光子宽带直调多波束形成网络系统，其特征在于，2n路电光直接调制通路的输入信号的频率均相同，功率均相同，频率的取值范围为2～18GHz，功率的取值范围为-60dBm～-40dBm。
3.如权利要求1所述的一种微波光子宽带直调多波束形成网络系统，其特征在于，波束控制模块用于对光延时衰减模块进行校准，设置光延时线使得每路延时相等，设置光衰减器使得每路衰减值相等；其中，设置光延时线使得每路延时相等，具体方式为：
4.如权利要求1所述的一种微波光子宽带直调多波束形成网络系统，其特征在于，光延时线的延时值的范围为0ps～500ps，光衰减
5.如权利要求1所述的一种微波光子宽带直调多波束形成网络系统，其特征在于，第1路到第2n路电光直接调制通路/延时衰减控制通路中光信号的波长依次递减0.8nm。
...【技术特征摘要】
1.一种微波光子宽带直调多波束形成网络系统，其特征在于，包括直调发射模块、光延时衰减模块、光电转换模块、波束重构模块以及波束控制模块，光电转换模块包括顺次连接的光波分复用器、光放大器和光电探测器，直调发射模块包括2n路电光直接调制通路，光延时衰减模块包括2n路延时衰减控制通路，n≥1，2n路电光直接调制通路和2n路延时衰减控制通路一一对应连接，2n路延时衰减控制通路的输出均连接光波分复用器；
2.如权利要求1所述的一种微波光子宽带直调多波束形成网络系统，其特征在于，2n路电光直接调制通路的输入信号的频率均相同，功率均相同，频率的取值范围为2～18ghz，功率的取值范围为-60dbm～...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘彦丹，文爱军，李少波，李晓阳，梁宇，邢贯苏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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