[发明专利]一种非周期平面稀疏光控相控阵发射天线系统

说明书

本发明公开了一种非周期平面稀疏光控相控阵发射天线系统，属于相控阵天线设计技术领域，包括多个可调激光器、多个电光调制器、光合束器、光放大器、光分束器、多个色散光纤、多个光电探测器、非周期平面稀疏发射天线阵列。本发明的天线阵元位置通过协方差矩阵自适应调整进化策略算法进行优化，在满足旁瓣电平的前提下，实现了天线阵元分布的非周期性以及天线阵元数量的减少，有效降低了天线的制造成本；并采用基于微波光子链路的光控相控阵系统实现微波信号延时，可以在非常宽的微波频带内实现相对固定的延时量，有效避免了在工作频带较宽时发射相控阵天线存在的波束倾斜问题。

技术领域

本发明涉及相控阵天线设计技术领域，具体涉及一种非周期平面稀疏光控相控阵发射天线系统。

背景技术

阵列天线通过大量阵元的规则分布，使得其具有输出信号功率大、探测距离远等优势，从而被广泛应用于雷达等应用中；而相控阵天线可以通过空间波束扫描而非传统机械转动的方式，在特定空域内灵活改变天线波束指向，实现对空域内目标的准确识别及跟踪，其中成本、频带宽度、旁瓣电平大小是衡量相控阵天线性能的重要参数。

传统的周期满阵的阵列天线中各个天线阵元呈周期性排列，且相邻两个阵元之间的距离为工作频率的半波长；这种传统的阵列天线设计方法使得所需阵元数量极大，微波信号延时模块复杂度较高，整个阵列天线的成本高，且频带宽度较小。

并且传统相控阵天线中的延时功能多采用微波延时芯片实现，而微波延时芯片的延时量是按照天线工作频率的中心频率计算得到的，在工作频带较宽的应用场景中，工作频带的上/下边频附近，微波延时芯片的延时量与理想值差距较大，从而造成发射相控阵天线工作于工作频带的上/下边频附近时出现波束倾斜问题；发射相控阵天线工作频带越宽，这一波束倾斜问题越突出。上述问题亟待解决，为此，提出一种非周期平面稀疏光控相控阵发射天线系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中发射相控阵天线存在的设计成本高、微波信号无法实现大带宽内精准恒定的延时量从而导致的波束倾斜等问题，提供了一种非周期平面稀疏光控相控阵发射天线系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括N个可调激光器、N个电光调制器、光合束器、光放大器(EDFA)、光分束器、M个色散光纤、M个光电探测器、非周期平面稀疏发射天线阵列；

其中N为非周期平面稀疏光控相控阵发射天线系统的波束数量；

其中M为非周期平面稀疏发射天线阵列中天线阵元的数量；

其中N个可调激光器发出的光分别进入到后端对应的N个电光调制器，待移相的微波信号分别进入到N个电光调制器(对于光信号的移相是通过下述的色散光纤实现，且不同波长的输入光信号通过同一个色散光纤后移相的大小不同，移相的作用是为了控制相控阵天线输出波束的形状和指向)；N个电光调制器输出的光经过光合束器进行合束，光合束器合束后的光进入光放大器进行光信号的放大，光放大器输出的光信号进入到光分束器，分束器输出的光信号分别连接到M个色散光纤进行光信号的延时，延时后的光信号分别进入M个光电探测器实现光信号到电信号的转换，M个光电探测器输出的电信号分别连接到非周期平面稀疏发射天线阵列中的天线阵元。

更进一步的，所述可调激光器为窄线宽光纤激光器，选择窄线宽的光纤激光器可以获得更高的信噪比。

更进一步的，所述电光调制器为马赫增德尔型幅度调制器，马赫增德尔型调制器工艺成熟，带宽大；强度调制的方式容易对信号进行解调，系统架构简单；综合考虑，选择马赫增德尔型强度调制器。

更进一步的，采用基于微波光子链路的光控相控阵系统实现微波信号的延时，由于微波信号的频率相对于光载波信号的频率而言非常低，因此采用基于微波光子链路的光控相控阵系统实现微波信号延时，可以在非常宽的微波频带内实现相对固定的延时量，有效避免了在工作频带较宽时发射相控阵天线存在的波束倾斜问题。