一種基于光學手段的一位幅/相加權實現方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及陣列天線技術領域，本發明公開了一種基于光學手段的一位幅/相加 權實現方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 在許多雷達和通信系統的應用中，陣列天線的峰值副瓣電平是一個重要的參數。 在陣列天線上常采用錐削幅度分布實現低副瓣，這樣的分布可通過各種方法來得到，例如 采用不等幅饋電網絡，或者在接收之后使用窗函數進行幅度加權。然而，如果我們想要使用 等功率的收發單元(例如有源組件），則錐削分布必須用其它方法實現。這些方法的基本思 想是，通過將單元位置隨機化，避免由天線陣的周期性而引起的高副瓣。例如，密度加權陣 在靠近陣列的端點采用較寬的單元間距，能產生有效的錐削分布。但是這種方法可能導致 陣列體積增大、且裝配復雜化的問題。
[0003] 另外，文獻《用數字移相器降低相控陣天線的副瓣第一部分:一位相位加權》中提 出了兩種思路，一種方法是把幅度隨機零點引入一個等間距陣中，以產生一個有效的錐削 分布。第二種是采用一位或多位相位加權的方式，該方法是在陣列的每個單元中僅僅使用0 或η相移。其原理是用幅度為+1和-1的單元的陣代替幅度為+1的單元的陣。為了模擬一個錐 削幅度，靠近陣列的端點引入較多的-1單元。正如密度加權陣那樣，要求這種相位加權隨機 化。
[0004] 這方面的工作現有技術通常在電學域進行，一般可以采用電相移器、電衰減器來 實現，比如使用移相器進行相位加權、使用衰減器進行幅度加權，但這樣的方式存在較高的 硬件成本。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術中采用移相器進行相位加權、使用衰減器進行幅度加權實現降低陣 列天線方向圖旁瓣電平成本高的技術問題，本發明公開了一種基于光學手段的一位幅/相 加權實現方法，不需要電相移器、電衰減器，只需要電光調制器就可以實現。本發明還公開 了這種基于光學手段的一位幅/相加權實現裝置。
[0006] 本發明的技術方案如下
[0007] 本發明公開了一種基于光學手段的一位幅/相加權實現方法，其具體包括以下的 步驟:步驟一、射頻信號輸入到電光強度調制器的射頻輸入口，直流源連接到電光強度調制 器的直流輸入口，激光器連接到電光強度調制器的光輸入口；步驟二、根據控制信號，控制 直流源的輸出電壓，從而使電光強度調制器工作于不同的偏置點處，從而實現對射頻信號 的一位幅/相加權。
[0008] 更進一步地，上述偏置點包括最小偏置點、第一線性偏置點、第二線性偏置點和最 大偏置點；通過控制信號，控制電光調制器的偏置電壓在第一線性偏置點和第二線性偏置 點之間切換，以實現對射頻信號的一位相位加權。
[0009] 更進一步地，上述方法還包括通過控制信號，控制電光調制器的偏置電壓在最大/ 最小偏置點與線性偏置點之間切換，以實現對射頻信號的一位幅度加權。
[0010] 本發明還公開了一種基于光學手段的一位幅/相加權實現裝置，其具體包括:控制 單元、直流源、激光器以及電光強度調制器;射頻信號輸入到電光強度調制器的射頻輸入 口，激光器連接到電光強度調制器的光輸入口，直流源連接到電光強度調制器的直流輸入 口；控制單元用于控制直流源的輸出電壓，從而使電光強度調制器工作于不同的偏置點處， 從而實現對射頻信號的一位幅/相加權。
[0011] 更進一步地，上述控制單元用于控制電光調制器的偏置電壓在第一線性偏置點和 第二線性偏置點之間切換，以實現對射頻信號的一位相位加權。
[0012] 更進一步地，上述控制單元用于控制電光調制器的偏置電壓在最大/最小偏置點 與線性偏置點之間切換，以實現對射頻信號的一位幅度加權。
[0013]通過采用以上的技術方案，本發明的有益效果為：因為電光調制器是實現電光轉 換的必備器件，因此，對于典型的陣列微波光子鏈路，通過控制電光調制器的方式實現幅/ 相加權，既克服了加權過程對移相器、衰減器的依賴，又不需要新增其他光學的器件，非常 適用于采用微波光子處理技術的信號收/發系統。
[0014] 由于系統通過調諧直流電壓控制電光調制器的偏置點，既可以實現相位加權又可 以實現幅度加權，而無需采用不同的加權器件，克服了傳統方法使用移相器進行相位加權、 使用衰減器進行幅度加權的限制，因此可以有效地降低硬件成本。
[0015] 由于該發明能夠通過一位相位加權方式實現低副瓣方向圖，克服了典型低副瓣系 統通過不等幅饋電網絡或光衰減器實現錐削分布的限制，適用于要求使用等功率發射/接 收單元的場合。同時，由于這種加權方式屬于模擬加權，因此，克服了數字移相器誤差較大 的缺點。
【附圖說明】
[0016] 圖1是一個典型的接收用陣列微波光子鏈路系統圖。
[0017] 圖2為典型的馬赫-曾德爾電光強度調制器的基本結構圖。
[0018] 圖3是電光調制器輸出的光功率(a)及射頻基波電流(b)隨外加電壓的變化曲線。
[0019] 圖4為調制器特性曲線實際測試框圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合說明書附圖，詳細說明本發明的【具體實施方式】。
[0021] 本發明公開了一種基于光學手段的一位幅/相加權實現，其具體包括以下的步驟： 步驟一、天線單元接收到的射頻信號經T/R組件進行前置放大濾波后（這個步驟不是必須 的，一般來說，天線接收到的空間信號均太弱，普遍需要先放大一下，便于后續處理），輸入 到電光強度調制器的射頻輸入口；同時，一束單色激光輸入到電光調制器的光輸入口（電光 調制器需要把電信號調制到光信號上，因此需要有一個未調制的光信號作為輸入）；直流源 連接到電光調制器的直流輸入口；步驟二、根據控制信號，控制直流源的輸出電壓，從而使 電光強度調制器工作于不同的偏置點處，所述偏置點包括最小偏置點、第一線性偏置點、第 二線性偏置點和最大偏置點。
[0022] 本發明提供了一種對陣列射頻信號進行一位相位加權的方法。通過調節電光調制 器的偏置電壓在第一線性偏置點和第二線性偏置點之間切換，輸出的電信號相位可以在〇 度和180度之間切換。
[0023] 本發明提供了一種為陣列射頻信號進行一位幅度加權的方法。典型地，電光調制 器偏置于線性偏置點時，輸入的電信號被線性調制，并經光電探測器轉化為電學信號。通過 將電光調制器偏置在最小偏置點或者最大偏置點，接收到的信號幅度降低，等效于該輸入 端被置零。
[0024] 本發明提供了一種通過調節光學器件進行幅度/相位加權，從而降低陣列方向圖 旁瓣電平的方法。該方法不需要使用電學移相器，在采用微波光子傳輸的系統中不需要另 加器件，就可以達到一定的旁瓣抑制能力。
[0025] 圖1是一個典型的使用了微波光子鏈路的陣列射頻接收系統。天線單元接收到的 射頻信號經T/R組件進行前置放大濾波后，輸入到電光強度調制器的射頻輸入口；同時，一 束單色激光輸入到電光調制器的光輸入口；由外部控制信號控制的直流源連接到電光調制 器的直流輸入口；電光調制器將輸出攜帶了射頻信息的光學信號。由于微波光子鏈路具有 寬頻帶、傳輸損耗小、并行處理能力強等優勢，因此可以在光學域實現長距離傳輸和一些寬 帶處理，經處理的微波光子信號通過光電探測器轉換成射頻信號，以完成后續的電學處理。
[0026] 由于插入損耗較小，工作穩定，常用的電光強度調制器為馬赫-曾德爾型電光調制 器。因此，下文所指的電光調制器均是馬赫-曾德爾型電光強度調制器。圖2為一個典型的馬 赫-曾德爾電光強度