[发明专利]一种大带宽、大角度、连续扫描光控相控阵天线接收装置及方法

摘要

本发明公开了一种大带宽、大角度、连续扫描光控相控阵天线接收装置及方法，属于微波光子技术领域。该装置及方法采用反谐振工作的级联微环构成延时连续调控子单元，采用光开关切换不同长度的波导构成延时离散调控子单元，二者组合构成的光延时单元为大带宽、大角度、连续扫描的相控阵天线微波信号接收提供所需的延时补偿。采用电光相位调制实现天线接收微波信号的光电转换，避免了偏置点控制电路的使用，简化了系统结构。采用光学单边带滤波降低了对延时单元带宽的要求，采用差分平衡光电探测有效降低共模噪声，提升了系统的性能。

主权项

1.一种大带宽、大角度、连续扫描光控相控阵天线接收装置，其特征在于，所述光控相控阵接天线收装置包括：单波长激光源、光放大器、1×(M+1)光功率分路器、电光转换单元、光延时单元、1×N光功率合路器、1×M光功率合路器、光学边带滤波器和差分光电探测单元；所述单波长激光源、光放大器、1×(M+1)光功率分路器、电光转换单元、光延时单元、1×N光功率合路器、1×M光功率合路器、光学边带滤波器、差分光电探测单元通过光纤或光波导依次连接；所述的电光转换单元的微波光调制方式为电光相位调制；所述的光延时单元包括延时连续调控子单元和延时离散调控子单元；延时连续调控子单元由Q个延时波导微环串联构成，Q＝1、2、3······，延时波导微环工作在反谐振状态，克服微环延时的带宽限制，实现在0～Δτ0范围内延时连续扫描功能；延时离散调控子单元由2个1×2光开关、P个2×2光开关依次串联构成，相邻连接光开关的上下两路延时差为2P‑1Δτ，P＝1、2、3······，实现在Δτ～(2P‑1)Δτ范围内以步长Δτ进行延时扫描，获得大的延时扫描功能；且有Δτ0≥Δτ；所述单波长激光源，其输出光波的波长处于延时连续可控子单元的波导微环的反谐振波长处；所述的光延时单元OTTD‑11、OTTD‑12、OTTD‑13……OTTD‑1N实现第1列阵元的俯仰角度扫描，光延时单元OTTD‑11、OTTD‑12、OTTD‑13……OTTD‑1N输出的信号经第一1×N光功率合路器合路后进入光延时单元OTTD‑1；所述的光延时单元OTTD‑21，OTTD‑22，OTTD‑23，……，OTTD‑2N实现第2列阵元的俯仰角度扫描，光延时单元OTTD‑21，OTTD‑22，OTTD‑23，……，OTTD‑2N输出的信号经第二1×N光功率合路器合路后进入光延时单元OTTD‑2；所述的光延时单元OTTD‑31，OTTD‑32，OTTD‑33，……，OTTD‑3N实现第3列阵元的俯仰角度扫描，光延时单元OTTD‑31，OTTD‑32，OTTD‑33，……，OTTD‑3N输出的信号经第三1×N光功率合路器合路后进入光延时单元OTTD‑3；所述的光延时单元OTTD‑M1、OTTD‑M2、OTTD‑M3……OTTD‑MN实现第M列阵元的俯仰角度扫描，光延时单元OTTD‑M1、OTTD‑M2、OTTD‑M3……OTTD‑MN输出的信号经第M 1×N光功率合路器合路后进入光延时单元OTTD‑M；所述的光延时单元OTTD‑1、OTTD‑2、OTTD‑3……OTTD‑M分别实现第1列阵元、第2列阵元、第3列阵元……第M列阵元的水平角度扫描，光延时单元OTTD‑1、OTTD‑2、OTTD‑3……OTTD‑M输出的信号经1×M光功率合路器合路后进入光学边带滤波器；所述的光学边带滤波器选通经1×M光功率合路器输出的光载微波信号的一个边带，即左边带或右边带；所述的光延时单元只对光载微波信号的左边带或右边带提供延时补偿；所述的差分光电探测单元包括2×2光耦合分路子单元和平衡光电探测子单元，实现光载微波左边带或右边带与光载波的差分平衡光电探测，输出目标微波信号。