一种微波光子相位可调系统的制作方法

本发明涉及一种微波光子相位可调系统，属于雷达信号处理。

背景技术：

1、雷达在探测目标时，目标的速度和方向是不断改变的，因此雷达也要依据探测目标方位的变化随时更改波束方向，使波束能够及时跟随目标移动。老式雷达是通过旋转天线来改变波束的指向，通过这种方法来追踪目标叫做机械式扫描。但是这种方法有一个严重的缺陷，由于旋转天线时，天线具有惯性，所以不能做到快速扫描，且探测精度低以及稳定性不高。相控天线解决了上述问题，目前一般的相控阵天线平面阵列中有很多个阵元，通过控制每一个阵元的电流相位，进而控制阵元之间相位差来实现波束指向的操控，如图1所示，相控阵天线存在多个相移器和放大器，因此相控阵天线能够实现电子扫描。微波光子相移器通过调整pol主轴与正交偏振光波的夹角引入相移，现有技术的方法中微波信号的相移为机械式调谐，机械式调谐得到的相移速度慢、准确度不高，在实际应用中受到很大的约束。且使用多个相移器成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种微波光子相位可调系统，用以解决现有技术中的相移器调整相移时速度慢、准确度低以及相移仪器成本高的问题。

2、为实现上述目的，本发明的方案包括：

3、本发明的一种微波光子相位可调系统，包括两个调制器、光旋转系统、偏振片和光电探测器；所述调制器包括第一调制器和第二调制器，所述第一调制器用于接收微波信号，在射频信号的驱动下进行调制，输出包含光载波和+1阶射频调制边带的单边带调制信号；

4、所述光旋转系统用于将单边带调制信号中的+1阶射频调制边带的偏振状态进行旋转，使偏振旋转后的+1阶射频调制边带与光载波处于偏振正交状态；

5、所述第二调制器用于调节直流偏置电压调整处于偏振正交状态光载波和+1阶射频调制边带的相位；

6、所述偏振片用于将调整相位后的两个光波投影到同一偏振方向；

7、所述光电探测器用于进行光电转换输出相移后的射频信号。

8、有益效果：本发明的系统包括调制器、光旋转系统、偏振片以及光电探测器，通过第一调制器对输入的信号进行调制，利用光旋转系统将第一调制器输出的单边带调制信号中的+1阶射频调制边带的偏振状态进行旋转，使+1阶射频调制边带和光载波处于偏振正交状态，第二调制器通过调节直流偏置电压实现连续调整两个光波的相位，经过偏振片将偏振正交的两个光波投影到一个偏振方向。综上通过调制器、光旋转系统、偏振片之间的配合可连续调整微波信号的相位，而且不会影响微波信号的幅度。通过该系统得到的相移速度较快，调整的准确度较高，且使用的设备成本较低。

9、进一步地，所述光旋转系统包括光旋转器、光栅、旋转镜；所述光旋转器包括三个端口，第一端口用于接收第一调制器输出的单边带调制信号，第二端口用于将单边带调制信号发送至光栅、接收光栅反射的光载波、接收旋转镜反射的+1阶射频调制边带，第三端口将接收的两个偏振正交的光波合路输出；所述光栅用于接收第二端口输入的光载波和+1阶射频调制边带，将光载波反射至光旋转器第二端口，光栅波长等于光载波波长；所述旋转镜用于接收穿过光栅的+1阶射频调制边带，将+1阶射频调制边带的偏振状态旋转后，反射至光旋转器第二端口。

10、有益效果：本发明的光旋转系统包括了能够接收、传输光波信号以及将光波信号合路的光旋转器，根据光载波波长等于光栅波长反射光载波、将+1阶射频调制边带送至旋转镜的光栅，和将+1阶射频调制边带的偏振状态旋转后反射的旋转镜。该光旋转系统的组成成本较低，能够很好的将+1阶射频调制边带的偏振状态进行调整，使+1阶射频调制边带和光载波处于偏振正交状态。

11、进一步地，所述光栅为光纤布拉格光栅。

12、有益效果：穿过光纤布拉格光栅的+1阶射频调制边带不受影响继续传播，并且穿过的+1阶射频调制边带信号不会发生衰减。

13、进一步地，所述旋转镜为法拉第旋转镜。

14、有益效果：本发明采用法拉第旋转镜，能够将+1阶射频调制边带进行旋转后反射，不改变该光波的其他特性，有效避免了其他光波的反射导致系统不稳定。

15、进一步地，所述第一调制器为mzm调制器，所述第二调制器为偏振调制器。

16、有益效果：本发明第一调制器采用mzm调制器，该调制器易集成，驱动电压较低，调制速率高，第二调制器采用偏振调制器，能够在直流偏置电压驱动下引入相位，不会对幅度和其他参数造成影响。

17、进一步地，所述偏振片的主轴方向与第二调制器的主轴方向成45°。

18、进一步地，该系统还包括偏振控制器，所述偏振控制器用于将光旋转系统输出的两个光波分别对准偏振调制器的te模和tm模。

19、有益效果：本发明系统还包括偏振控制器，用来对光旋转器输出的两个光波进行调整，对准偏振调制器的te模和tm模。通过调整，使光波更精准射入到偏振调制器中。

技术特征：

1.一种微波光子相位可调系统，其特征在于，包括两个调制器、光旋转系统、偏振片和光电探测器；所述调制器包括第一调制器和第二调制器，所述第一调制器用于接收微波信号，在射频信号的驱动下进行调制，输出包含光载波和+1阶射频调制边带的单边带调制信号；

2.根据权利要求1所述的微波光子相位可调系统，其特征在于，所述光旋转系统包括光旋转器、光栅、旋转镜；所述光旋转器包括三个端口，第一端口用于接收第一调制器输出的单边带调制信号，第二端口用于将单边带调制信号发送至光栅、接收光栅反射的光载波、接收旋转镜反射的+1阶射频调制边带，第三端口将接收的两个偏振正交的光波合路输出；所述光栅用于接收第二端口输入的光载波和+1阶射频调制边带，将光载波反射至光旋转器第二端口，光栅波长等于光载波波长；所述旋转镜用于接收穿过光栅的+1阶射频调制边带，将+1阶射频调制边带的偏振状态旋转后，反射至光旋转器第二端口。

3.根据权利要求2所述的微波光子相位可调系统，其特征在于，所述光栅为光纤布拉格光栅。

4.根据权利要求2所述的微波光子相位可调系统，其特征在于，所述旋转镜为法拉第旋转镜。

5.根据权利要求1或2所述的微波光子相位可调系统，其特征在于，所述第一调制器为mzm调制器，所述第二调制器为偏振调制器。

6.根据权利要求5所述的微波光子相位可调系统，其特征在于，所述偏振片的主轴方向与第二调制器的主轴方向成45°。

7.根据权利要求5所述的微波光子相位可调系统，其特征在于，该系统还包括偏振控制器，所述偏振控制器用于将光旋转系统输出的两个光波分别对准偏振调制器的te模和tm模。

技术总结
本发明涉及一种微波光子相位可调系统，属于雷达信号处理技术领域。本发明的系统包括两个调制器、光旋转系统、偏振片和光电探测器，射频信号驱动第一调制器产生单边带调制信号，然后利用光栅和旋转镜使单边带调制信号中的载波和+1阶射频边带处于偏振正交状态，通过调节第二调制器的直流偏置电压在这两个光波之间引入相移，并由偏振片将两个偏振正交信号投影到相同偏振方向，经光电探测器进行光电转换输出相移后的射频信号，该系统的设备成本低，根据该系统调整的相移速度较快且精度较高。

技术研发人员：陈豆,樊鹏,杨辉,万首丰,李永亮,陈强,肖亮,凌路加,温东旭,周晓娟,应站煌,侍文博,方正,王亚强,徐涛,汪强
受保护的技术使用者：许继集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/20