本發(fā)明涉及微波和光通信領域，主要涉及微波光子真延時波束賦形技術和空域濾波技術。

背景技術：

1、抗干擾自適應陣列天線因其空間分辨率高、干擾抑制能力強、信號增益可控以及可自適應地實現(xiàn)空間方向圖控制等突出優(yōu)勢，成為新一代無線電抗干擾領域的研究熱點，引起了國內(nèi)外眾多研究機構關注；真延時波束賦形及空域抗干擾技術是自適應陣列天線的核心研究技術，結合自適應信號處理與智能天線陣列，具有高效的空域濾波特性。

2、電域自適應空域抗干擾波束賦形技術，目前已經(jīng)有深入研究，但由于電域技術工作頻段窄，限制了電域自適應空域抗干擾波束賦形的工作頻帶和瞬時帶寬，并且電域方案存在電磁干擾、功耗高、體積大等缺點。

3、真延時技術利用可調(diào)光延遲線取代電移相器實現(xiàn)波束形成，在整個信號頻譜上應用可變相移，從而消除傳統(tǒng)電移相器對寬帶信號進行移相時產(chǎn)生的波束傾斜現(xiàn)象，并且通過改變各個延時單元的延時量可實現(xiàn)任意波束指向的變化，這使其成為寬頻帶相控陣天線的關鍵技術。

4、《一種基于光交換的重構光控相控陣雷達接收機》采用光延遲線加光衰減器組成真延時網(wǎng)絡，在實現(xiàn)多主瓣寬帶信號波束賦形的同時利用光衰減器降低了副瓣電平、減小了主瓣寬度。然而這也僅僅只實現(xiàn)了陣列信號的真延時波束賦形，對于與期望信號一同入射的干擾信號抑制程度有限。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決背景技術中所存在的問題，本發(fā)明提出了一種光域真延時波束賦形及空域濾波控制方法。該方法僅采用光延遲線、光移相器模塊和光衰減器即可實現(xiàn)高頻段、大帶寬信號的真延時波束賦形及空域濾波，具有結構簡單、調(diào)諧精度高、抗電磁干擾能力強等優(yōu)勢。

2、本發(fā)明為解決技術問題所采用的技術方案是：所述裝置包括n路接收天線，n路低噪聲放大器lna，n路具有不同波長的直調(diào)激光器dml，n路光延遲線vodl，可調(diào)移相器陣列psa，n路光衰減器voa，n通道波分復用器wdm對應n個波長光源，光電探測器pd。n路天線接收的電信號通過低噪聲放大器lna放大后加載到直調(diào)激光器dml上，通過直接調(diào)制的方式將n路信號調(diào)制在n個波長的光載波上。n路光信號先通過可調(diào)光纖延遲線vodl組成的真延時陣列實現(xiàn)真延時，之后通過可調(diào)移相器陣列和可調(diào)光衰減器voa組成的相移衰減網(wǎng)絡實現(xiàn)模擬域加權。隨后通過n通道wdm合束并使用光衰減調(diào)整光功率，最后輸入pd轉換為電信號。通過調(diào)整光延時量可實現(xiàn)任意角度上的真延時波束賦形，延時量為由信號入射角度引入的各個陣元間的時延差，通過調(diào)整相移衰減網(wǎng)絡的移相量和光衰減量即可實現(xiàn)空域濾波，加權向量通過濾波算法得出，然后將其拆分成幅度和相位的形式，即通過衰減器改變信號幅值，通過可調(diào)移相器陣列改變光載波上所調(diào)制微波信號的相位。

3、所述的可調(diào)光延遲線vodl由光纖組成，具有損耗小、調(diào)諧精度高、抗電磁干擾能力強的優(yōu)點，加載有用信號的光信號通過可調(diào)光延遲線補償信號所需方向上由于到達時間差引起的相位差，且不會形成波束傾斜，通過調(diào)整光延時量可實現(xiàn)任意角度的波束指向。

4、光信號經(jīng)過相移衰減網(wǎng)絡時，利用可調(diào)光移相器陣列對真延時后的信號進行移相，再經(jīng)過可調(diào)光衰減器實現(xiàn)接收信號幅度控制，從而進行模擬域加權實現(xiàn)空域濾波，本方案的實例中利用可調(diào)光延遲線組成可調(diào)光移相器陣列psa，但可調(diào)光移相器陣列不僅限于光延遲線組成，還可以利用相位調(diào)制器pm等移相器件構成；

5、本發(fā)明在工作時包括以下步驟：

6、(1)將n路接收天線接收到的n路電信號經(jīng)過低噪聲放大器lna放大后，加載到n路具有不同波長光載波的直調(diào)激光器dml上。

7、(2)調(diào)制的光信號經(jīng)過光纖傳輸至光延時模塊，在光域利用可調(diào)光延遲線陣列構成的真延時網(wǎng)絡對調(diào)制的光信號進行延時控制，延時量為由信號入射角度引入的各個陣元間的時延差，將各個天線接收到的信號時延匹配、在時域精準對齊，使得期望信號對準法線方向，實現(xiàn)真延時波束賦形。

8、(4)在光域?qū)崿F(xiàn)真延時波束賦形后，繼續(xù)通過可調(diào)移相器陣列結合可調(diào)光衰減器組成的相移衰減網(wǎng)絡，在光域?qū)φ嫜訒r波束賦形后的信號進行加權，實現(xiàn)空域濾波。加權向量通過濾波算法得出，然后將其拆分成幅度和相位的形式，即通過光衰減器改變信號幅值，通過可調(diào)移相器陣列改變光載波上所調(diào)制微波信號的相位。

9、(5)信號經(jīng)過光延遲線和光衰減器之后送入波分復用器wdm進行合路，合路后的信號經(jīng)過光衰減器之后送入光電探測器pd完成光電轉換后輸出。

10、本發(fā)明提出了一種新型的真延時波束賦形及空域濾波的控制方法，在利用真延時對寬帶信號進行波束賦形的基礎之上，結合空域濾波技術，將由空域濾波算法得到的權值拆分成幅度和相位的形式，結合光鏈路的可調(diào)光衰減器和可調(diào)移相器陣列將電域算法在光域?qū)崿F(xiàn)，從而達到空域濾波的效果。對比于現(xiàn)有光域真延時波束賦形技術，本發(fā)明在實現(xiàn)光域真延時波束賦形的同時實現(xiàn)了大瞬時帶寬的空域濾波，對比于現(xiàn)有的天線調(diào)零方案，本發(fā)明具有工作頻段高，瞬時帶寬大，調(diào)諧精度高，抗電磁干擾能力強等優(yōu)先，該系統(tǒng)結構簡單，具有很強的實際可操作性。

技術特征：

1.一種微波光子真延時波束賦形及空域濾波控制方法，該方法包括天線，低噪聲放大器lna，n路波分復用器wdm，可調(diào)光延遲線vodl，可調(diào)移相器陣列psa(phase-shifter-array)，可調(diào)光衰減器voa，光電探測器pd，其特征在于：n路接收天線接收到n路電信號后經(jīng)過低噪聲放大器lna放大后加載到n路具有不同光載波的直調(diào)激光器dml上實現(xiàn)電光轉換，調(diào)制的光信號經(jīng)過光纖傳輸至延時模塊，在光域利用可調(diào)光延遲線陣列vodl組成的真延時網(wǎng)絡實現(xiàn)對調(diào)制的光信號進行真延時波束賦形，延時量為由信號入射角度引入的各個陣元間的時延差，隨后通過可調(diào)移相器陣列psa和光衰減器voa組成的相移衰減網(wǎng)絡，在模擬域?qū)崿F(xiàn)對陣列天線接收信號加權，加權向量通過濾波算法得出，然后將其拆分成幅度和相位的形式，即通過衰減器改變信號幅值，通過可調(diào)移相器陣列改變光載波上所調(diào)制微波信號的相位，最后通過wdm將n路信號耦合成一路，并在pd處實現(xiàn)光電轉換以及n路信號的模擬域相加從而實現(xiàn)空域濾波，該微波光子真延時波束賦形及空域濾波控制方法通過巧妙控制真延時網(wǎng)絡和相移衰減網(wǎng)絡參數(shù)可同時實現(xiàn)真延時波束賦形及空域濾波，所述的可調(diào)移相器陣列psa可用相位調(diào)制器pm或者可調(diào)光延遲線vodl等器件組成，達到對信號移相的效果。

技術總結
本發(fā)明公開了一種微波光子真延時波束賦形及空域濾波控制方法，該方法涉及微波技術領域和光通信領域。所述方法如說明書附圖1所示，包括接收天線、低噪聲放大器、直調(diào)激光器、可調(diào)光延遲線、可調(diào)移相器陣列、可調(diào)光衰減器、波分復用器、光電探測器。入射信號通過直調(diào)激光器調(diào)制在光載波上，利用真延時網(wǎng)絡對調(diào)制后的光信號進行真延時波束賦形，通過相移衰減網(wǎng)絡對真延時波束賦形后的光信號進行模擬域加權，經(jīng)波分復用器合束多路光信號后，通過光電探測器得到真延時波束賦形及空域濾波后的電信號。本發(fā)明通過巧妙控制真延時網(wǎng)絡及相移衰減網(wǎng)絡參數(shù)可實現(xiàn)在一個系統(tǒng)上對信號同時進行真延時波束賦形和空域濾波，其工作頻段高，瞬時帶寬大，調(diào)諧精度高。

技術研發(fā)人員：鄭寶樂,文愛軍,李曉陽
受保護的技術使用者：西安電子科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/19