一种子阵与全阵同时多波束可重构的波束扫描方法与装置与流程

本发明属于微波光子，涉及一种子阵与全阵同时多波束可重构的波束扫描方法与装置。

背景技术：

1、相控阵技术能够满足新型电子战装备同时多波束，宽空域覆盖、高灵敏度截获的需求，是未来发展的趋势。目前模拟波束形成的传统阵列技术采用移相器、衰减器以及馈电网络来形成天线波束，技术虽然已经比较成熟，但系统组成复杂，重量大，同时传统的微波移相器因宽带工作下会出现空间色散以及时间色散等问题，因此系统宽带工作时，移相精度降低，影响功率合成效率，同时对波束指向、波束形状影响也比较大，而且多波束形成能力有限，灵活性较差。

2、光控波束形成技术是将微波信号转换到光学域上进行延时处理，充分发挥光子技术的低损耗、宽带和抗干扰的特点，采用真时延技术规避波束扫描时出现的波束主瓣倾斜和孔径渡越等色散问题，解决传统的微波延迟线在宽带时，带内一致性很难做好、损耗大等严重限制高性能相控阵系统战术指标的技术难题。宽带光学多波束网络利用微波光子技术大带宽的特点与传统阵列技术相结合实现了瞬时宽带、宽空域和高灵敏度探测，能够大幅度提升电子侦察系统的探测灵敏度，解决了传统电子侦察系统高灵敏度与宽空域覆盖无法兼顾的矛盾；同时由于光学器件多属于无源器件，因此系统功耗也能得以降低。然而随着电子装备的发展，对装备的多功能要求也越来越高，需要同时兼顾空频同时宽开以及高概率截获和探测的要求，这就要求波束形成系统具备可重构的要求，能够实现多个子阵的同时多波束的侦测、跟踪，也能多子阵组合实现全阵的大威力的干扰或者大灵敏度侦测。

3、申请号为cn116527152a的专利申请文件提到了一种二维全孔径增益光学发射多波束形成系统，包括：k个激光器，k个光电转换器，k个波分解复用器，k组方位可调光延迟器，k个波分解复用器，k个1：n光功分器，k组俯仰可调光延迟器，k组波分解复用器，n组波分复用器，n组光电转换器，对比文件通过利用光学编码特性，从架构上对多波束形成方法进行了优化，实现了灵活扫描的二维全孔径增益光学发射多波束形成，克服了现有发射多波束在同时全孔径增益多波束、超宽带、宽空域覆盖、灵活扫描、资源开销小之间相互制约的矛盾；对比文件采用长度延时的方法，不同波长对应不同通道进行相应的延时以及波长复用，但因受限于波长资源的限制，使其难以满足大规模阵列的波束扫描，通过改变每一路的级联延时线实现波束的扫描，波束扫描控制较复杂。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于现有技术子阵多波束和全阵多波束的功能切换控制复杂，效率低下的问题。

2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

3、一种子阵与全阵同时多波束可重构的波束扫描装置，包括：

4、n个激光器，具体为激光器1、激光器2......激光器n；

5、n个电光调制器，具体为电光调制1、电光调制2......电光调制n；

6、n个光开关，所述光开关分为两组，其中一组光开关包括光开关11、光开关21......光开关n1，其中另一组光开关包括光开关12、光开关22......光开关n2；

7、光合束器、第一光分束器、n个子阵；

8、所述n个激光器与n个电光调制器的一端一一连接，n个电光调制器的另一端与其中一组光开关的输入端一一连接，其中一组光开关的其中一个输出端均与光合束器的一端连接，其中一组光开关的其中另一个输出端与其中另一组光开关的其中一个输入端一一连接，光合束器的另一端与第一光分束器的一端连接，第一光分束器的另一端分别与其中另一组光开关的其中另一个输入端连接，其中另一组光开关的输出端与n个子阵一一连接；

9、所述每个激光器与其对应的一组子阵构成全阵中的一路子阵。

10、本发明提出一种子阵与全阵同时多波束可重构的波束扫描方法与装置，基于微波光子技术宽带、易于复用以及可重构的特点，在不增加子阵延时规模的基础上，通过波长切换即可实现高效的子阵多波束和全阵多波束的功能切换，可根据系统的功能需要，进行子阵同时多波束与全阵同时多波束的波束扫描与切换，整个系统的延时网络共用，系统结构灵活紧凑，可支持电子装备的波束扫描的重构与切换，提升系统的多功能集成的能力，满足电子系统不同场景下不同功能的实现。

11、优选的，每个所述子阵均包括第二光分束器、m个天线单元，所述第二光分束器的输入端与其中另一组光开关的输出端一一连接，第二光分束器的输出端依次连接m个天线单元的输入端；

12、每个所述天线单元包括色散光纤、普通单模光纤、光电探测器、激励天线单元，所述色散光纤的输入端与第二光分束器的输出端连接，色散光纤的输出端与普通单模光纤的一端连接，普通单模光纤的另一端与光电探测器的一端连接，光电探测器的另一端与激励天线单元连接。

13、一种子阵与全阵同时多波束可重构的波束扫描方法，具体步骤包括，

14、步骤1、激光器输出光信号连接到其对应的电光调制器的光输入端，同时不同波束的射频信号分别加载在电光调制器上对激光器输入的光信号进行调制；

15、步骤2、调制后的光信号经过光开关进行功能切换；

16、步骤3、子阵接收不同的光信号进行子阵延时。

17、优选的，所述步骤2包括：

18、当进行子阵多波束时，每一路经调制后的光信号经其中一组光开关直接输入到其中另一组光开关，其中另一组光开关再将光信号输入至对应子阵。

19、优选的，所述步骤2还包括：

20、当进行全阵合成同时多波束时，每一路经调制后的光信号经其中一组光开关输入到光合束器，将多路调制后的光信号进行合路输出至第一光分束器，第一光分束器再将对应子阵的个数分成相应的光路数至每一路子阵中的其中另一组光开关，其中另一组光开关再将光信号输入至对应子阵。

21、优选的，所述步骤3包括：

22、当进行子阵多波束时，子阵延时为经过其中另一组光开关后的光信号经过第二关分束器进行光分路，分成的路数对应这一路子阵内的天线单元个数，光信号在分别经过光纤进行延时后再经过光电转换变成射频信号再经激励天线单元输出。

23、优选的，所述步骤3还包括：

24、进行子阵多波束时，每个子阵内的每一路光延由色散光纤和普通单模光纤组成，每一路的色散光纤的长度不同，故而当对应激光器的波长变化时，每一路的光延时会对应色散光纤的色散系数以及色散光纤的长度等比例变化，从而实现子阵内的不同延时通道的延时量的调谐，进行对应子阵波束的扫描。

25、优选的，所述步骤3还包括：

26、当进行全阵合成同时多波束时，为了实现子阵间对应波束的合成叠加，子阵延时网络相对第一个子阵从第2个子阵开始至最后一个子阵，每一路子阵都增加一段长度的色散光纤，且子阵增加的色散光纤的长度依次增加；其中每一路子阵内增加的色散光纤长度一致，从而每个通道间的相对延时量不会发生变化，不影响子阵多波束扫描时的波束扫描功能；而子阵与子阵之间的延时量会随着波长的变化而变化，从而在全阵同时多波束时进行合成，实现全阵的同时多波束的扫描。

27、一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行上述一种子阵与全阵同时多波束可重构的波束扫描方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

28、一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行上述一种子阵与全阵同时多波束可重构的波束扫描方法的步骤。

29、本发明的优点在于：

30、本发明提出一种子阵与全阵同时多波束可重构的波束扫描方法与装置，基于微波光子技术宽带、易于复用以及可重构的特点，在不增加子阵延时规模的基础上，通过波长切换即可实现高效的子阵多波束和全阵多波束的功能切换，可根据系统的功能需要，进行子阵同时多波束与全阵同时多波束的波束扫描与切换，整个系统的延时网络共用，系统结构灵活紧凑，可支持电子装备的波束扫描的重构与切换，提升系统的多功能集成的能力，满足电子系统不同场景下不同功能的实现。