[发明专利]基于光波分复用技术的可编程波束成形网络

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波光子学领域的装置，具体是一种基于光波分复用技术的超宽带大动态范围的可编程波束成形网络。 

背景技术

相控阵天线系统在诸如雷达，通信系统等领域都有广泛的应用，其中一个必不可少的组成部分就是相位延迟的波束成形网络。在传统的电控相控阵天线中，每个天线单元上都设置一个电的移相器，用以改变天线单元之间信号的相位关系，从而为相控阵雷达提供不同相位差的相干微波信号。然而，传统的电控相控阵雷达受限于相控阵天线的“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），即信号频率变化会引起波束指向的偏移，从而限制了雷达的带宽，只能在相对较窄的信号带宽下进行扫描，限制了其宽带宽角度扫描方面的性能，从而制约了相控阵天线在复杂环境和高性能领域的应用。这对于要完成高分辨率测量的雷达、雷达成像及扩频信号雷达来说都是巨大的缺陷。 

随着微波光子学技术的发展及其在雷达领域的广泛应用，光控相控阵天线通过采用真时延迟线技术有效地抵消孔径渡越时间的限制（参见I.Frigyes and A.Seeds,Optically generated true-time delay in phased-array antennas,Microwave Theory and Techniques,IEEE Transactions on,vol.43,pp.2378-2386,1995.）。使用光控波束形成网络实现的光控相控阵天线波束的形成与扫描，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，成为相控阵雷达发展的一个重要方向。 

光控相控阵雷达的核心部分是能够产生真时延迟的波束成形网络结构。现阶段国内外主流的光控相控阵天线的真时延迟方案包括色散结构和光纤真时延迟线结构两种。其中，色散结构的构成方式又有多种方法，诸如：光纤光栅（参见 C.Fan,S.Huang,X.Gao,J.Zhou,W.Gu,and H.Zhang,Compact high frequencytrue-time-delay beamformer using bidirectional reflectance of the fiber gratings,Optical Fiber Technology,vol.19,pp.60-65,2013.），高色散光纤（参见M.Y.Chen,Hybrid photonic true-time delay modules for quasi-continuous steering of 2-Dphased-array antennas,Journal of Lightwave Technology,vol.31,pp.910-917,2013.）等；光纤真时延迟线结构的构成又包括两个方向：单纯的通过切换光开关来改变光纤真时延迟线长度的结构（参见B.-M.Jung,D.-H.Kim,I.-P.Jeon,S.-J.Shin,and H.-J.Kim,Optical true time-delay beamformer based on microwave photonics for phased array radar,in20113rd International Asia-Pacific Conference on Synthetic Aperture Radar,APSAR2011,September26,2011-September30,2011,Seoul,Korea,Republic of,2011,pp.824-827.）和波分复用器与光纤真时延迟线组合的结构（参见O.Raz,S.Barzilay,R.Rotman,and M.Tur,Submicrosecond scan-angle switching photonic beamformer with flat RF response in the C and Xbands,Journal of Lightwave Technology,vol.26,pp.2774-2781,2008.）。采用多路波分复用光延时技术可以极大的简化系统的结构，使得系统结构紧凑。 

发明内容

本发明的目的在于提供一个多波长波束成形网络装置，从而产生一个超宽带大动态范围且可编程的光延时网络。 

本发明的技术解决方案如下：