一种基于光学手段的一位幅/相加权实现方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及阵列天线技术领域，本发明公开了一种基于光学手段的一位幅/相加 权实现方法及装置。
【背景技术】
[0002] 在许多雷达和通信系统的应用中，阵列天线的峰值副瓣电平是一个重要的参数。 在阵列天线上常采用锥削幅度分布实现低副瓣，这样的分布可通过各种方法来得到，例如 采用不等幅馈电网络，或者在接收之后使用窗函数进行幅度加权。然而，如果我们想要使用 等功率的收发单元(例如有源组件），则锥削分布必须用其它方法实现。这些方法的基本思 想是，通过将单元位置随机化，避免由天线阵的周期性而引起的高副瓣。例如，密度加权阵 在靠近阵列的端点采用较宽的单元间距，能产生有效的锥削分布。但是这种方法可能导致 阵列体积增大、且装配复杂化的问题。
[0003] 另外，文献《用数字移相器降低相控阵天线的副瓣第一部分:一位相位加权》中提 出了两种思路，一种方法是把幅度随机零点引入一个等间距阵中，以产生一个有效的锥削 分布。第二种是采用一位或多位相位加权的方式，该方法是在阵列的每个单元中仅仅使用0 或η相移。其原理是用幅度为+1和-1的单元的阵代替幅度为+1的单元的阵。为了模拟一个锥 削幅度，靠近阵列的端点引入较多的-1单元。正如密度加权阵那样，要求这种相位加权随机 化。
[0004] 这方面的工作现有技术通常在电学域进行，一般可以采用电相移器、电衰减器来 实现，比如使用移相器进行相位加权、使用衰减器进行幅度加权，但这样的方式存在较高的 硬件成本。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中采用移相器进行相位加权、使用衰减器进行幅度加权实现降低阵 列天线方向图旁瓣电平成本高的技术问题，本发明公开了一种基于光学手段的一位幅/相 加权实现方法，不需要电相移器、电衰减器，只需要电光调制器就可以实现。本发明还公开 了这种基于光学手段的一位幅/相加权实现装置。
[0006] 本发明的技术方案如下
[0007] 本发明公开了一种基于光学手段的一位幅/相加权实现方法，其具体包括以下的 步骤:步骤一、射频信号输入到电光强度调制器的射频输入口，直流源连接到电光强度调制 器的直流输入口，激光器连接到电光强度调制器的光输入口；步骤二、根据控制信号，控制 直流源的输出电压，从而使电光强度调制器工作于不同的偏置点处，从而实现对射频信号 的一位幅/相加权。
[0008] 更进一步地，上述偏置点包括最小偏置点、第一线性偏置点、第二线性偏置点和最 大偏置点；通过控制信号，控制电光调制器的偏置电压在第一线性偏置点和第二线性偏置 点之间切换，以实现对射频信号的一位相位加权。
[0009] 更进一步地，上述方法还包括通过控制信号，控制电光调制器的偏置电压在最大/ 最小偏置点与线性偏置点之间切换，以实现对射频信号的一位幅度加权。
[0010] 本发明还公开了一种基于光学手段的一位幅/相加权实现装置，其具体包括:控制 单元、直流源、激光器以及电光强度调制器;射频信号输入到电光强度调制器的射频输入 口，激光器连接到电光强度调制器的光输入口，直流源连接到电光强度调制器的直流输入 口；控制单元用于控制直流源的输出电压，从而使电光强度调制器工作于不同的偏置点处， 从而实现对射频信号的一位幅/相加权。
[0011] 更进一步地，上述控制单元用于控制电光调制器的偏置电压在第一线性偏置点和 第二线性偏置点之间切换，以实现对射频信号的一位相位加权。
[0012] 更进一步地，上述控制单元用于控制电光调制器的偏置电压在最大/最小偏置点 与线性偏置点之间切换，以实现对射频信号的一位幅度加权。
[0013]通过采用以上的技术方案，本发明的有益效果为：因为电光调制器是实现电光转 换的必备器件，因此，对于典型的阵列微波光子链路，通过控制电光调制器的方式实现幅/ 相加权，既克服了加权过程对移相器、衰减器的依赖，又不需要新增其他光学的器件，非常 适用于采用微波光子处理技术的信号收/发系统。
[0014] 由于系统通过调谐直流电压控制电光调制器的偏置点，既可以实现相位加权又可 以实现幅度加权，而无需采用不同的加权器件，克服了传统方法使用移相器进行相位加权、 使用衰减器进行幅度加权的限制，因此可以有效地降低硬件成本。
[0015] 由于该发明能够通过一位相位加权方式实现低副瓣方向图，克服了典型低副瓣系 统通过不等幅馈电网络或光衰减器实现锥削分布的限制，适用于要求使用等功率发射/接 收单元的场合。同时，由于这种加权方式属于模拟加权，因此，克服了数字移相器误差较大 的缺点。
【附图说明】
[0016] 图1是一个典型的接收用阵列微波光子链路系统图。
[0017] 图2为典型的马赫-曾德尔电光强度调制器的基本结构图。
[0018] 图3是电光调制器输出的光功率(a)及射频基波电流(b)随外加电压的变化曲线。
[0019] 图4为调制器特性曲线实际测试框图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合说明书附图，详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0021] 本发明公开了一种基于光学手段的一位幅/相加权实现，其具体包括以下的步骤： 步骤一、天线单元接收到的射频信号经T/R组件进行前置放大滤波后（这个步骤不是必须 的，一般来说，天线接收到的空间信号均太弱，普遍需要先放大一下，便于后续处理），输入 到电光强度调制器的射频输入口；同时，一束单色激光输入到电光调制器的光输入口（电光 调制器需要把电信号调制到光信号上，因此需要有一个未调制的光信号作为输入）；直流源 连接到电光调制器的直流输入口；步骤二、根据控制信号，控制直流源的输出电压，从而使 电光强度调制器工作于不同的偏置点处，所述偏置点包括最小偏置点、第一线性偏置点、第 二线性偏置点和最大偏置点。
[0022] 本发明提供了一种对阵列射频信号进行一位相位加权的方法。通过调节电光调制 器的偏置电压在第一线性偏置点和第二线性偏置点之间切换，输出的电信号相位可以在〇 度和180度之间切换。
[0023] 本发明提供了一种为阵列射频信号进行一位幅度加权的方法。典型地，电光调制 器偏置于线性偏置点时，输入的电信号被线性调制，并经光电探测器转化为电学信号。通过 将电光调制器偏置在最小偏置点或者最大偏置点，接收到的信号幅度降低，等效于该输入 端被置零。
[0024] 本发明提供了一种通过调节光学器件进行幅度/相位加权，从而降低阵列方向图 旁瓣电平的方法。该方法不需要使用电学移相器，在采用微波光子传输的系统中不需要另 加器件，就可以达到一定的旁瓣抑制能力。
[0025] 图1是一个典型的使用了微波光子链路的阵列射频接收系统。天线单元接收到的 射频信号经T/R组件进行前置放大滤波后，输入到电光强度调制器的射频输入口；同时，一 束单色激光输入到电光调制器的光输入口；由外部控制信号控制的直流源连接到电光调制 器的直流输入口；电光调制器将输出携带了射频信息的光学信号。由于微波光子链路具有 宽频带、传输损耗小、并行处理能力强等优势，因此可以在光学域实现长距离传输和一些宽 带处理，经处理的微波光子信号通过光电探测器转换成射频信号，以完成后续的电学处理。
[0026] 由于插入损耗较小，工作稳定，常用的电光强度调制器为马赫-曾德尔型电光调制 器。因此，下文所指的电光调制器均是马赫-曾德尔型电光强度调制器。图2为一个典型的马 赫-曾德尔电光强度