一种基于微波光子移相器的均匀圆形相控阵测向方法与流程

技术特征：
1.一种基于微波光子移相器的均匀圆形相控阵测向方法，其特征在于，所述均匀圆形相控阵测向方法应用于相控阵测向系统中，所述相控阵测向系统包括均匀圆形的天线阵列、多个分别与所述天线阵列中各天线阵元连接的微波光子移相器以及测向模块，所述方法包括：所述均匀圆形的天线阵列通过各天线阵元接收目标区域中的辐射源信号，并将接收到的阵列信号发送给对应的微波光子移相器；各所述微波光子移相器分别对各天线阵元接收到的每一路信号的相位进行相位控制，以输出相位可调谐、幅度稳定的射频信号，并将该射频信号发送至所述测向模块；所述测向模块通过调整各所述微波光子移相器的相移值，实现对目标区域的空间扫描，通过对射频信号进行求和并计算其输出功率，根据多个最大输出功率计算所述辐射源信号的来波方向，所述来波方向包括方位角以及俯仰角。2.根据权利要求1所述的均匀圆形相控阵测向方法，其特征在于，各所述微波光子移相器包括激光器、分束器、双平行马赫曾德尔调制器、相位调制器、合束器以及光电转换器；所述激光器用于生成波长、功率均可调的光载波信号，并通过所述分束器分为两路光载波支路信号；所述双平行马赫曾德尔调制器用于将所述天线阵元接收的每一路信号调制到其中一路光载波支路信号上，并通过调整直流偏置电压生成抑制载波单边带信号；所述相位调制器用于对另一路光载波支路信号调整直流偏置电压生成相位可调的光载波信号；所述合束器将抑制载波单边带信号以及相位可调的光载波信号进行耦合后，再将耦合后的信号通过所述光电转换器进行拍频得到所述射频信号。3.根据权利要求2所述的均匀圆形相控阵测向方法，其特征在于，所述双平行马赫曾德尔调制器包括两个射频输入端口以及三个直流偏置电压端口，将所述天线阵元接收的每一路信号分别进行0
°
和90
°
相移分为两路射频信号输入到所述双平行马赫曾德尔调制器的两个射频输入端口，并调整三个直流偏置电压值完成电光转换。4.根据权利要求2所述的均匀圆形相控阵测向方法，其特征在于，所述射频信号可实现-180
°
到180
°
的连续相位调谐。5.根据权利要求2所述的均匀圆形相控阵测向方法，其特征在于，所述抑制载波单边带信号表示为：在上式中，e0、ω0分别为所述光载波信号的幅度和角频率，j1为一阶贝塞尔函数，β为双平行马赫曾德尔调制器中马赫曾德尔调制器的调制系数，ω
e
为天线阵元接收的每一路信号的角频率。6.根据权利要求5所述的均匀圆形相控阵测向方法，其特征在于，所述相位可调的光载波信号表示为：在上式中，e0、ω0分别为所述光载波信号的幅度和角频率，θ表示相位偏移，且
v
π3
为相位调制器的半波电压，v
dc
为可进行调节的偏置电压。7.根据权利要求6所述的均匀圆形相控阵测向方法，其特征在于，利用所述合束器将抑制载波单边带信号以及相位可调的光载波信号进行耦合后得到：将耦合后得到的信号通过所述光电转换器进行拍频得到所述射频信号，所述射频信号表示为：8.根据权利要求1所述的均匀圆形相控阵测向方法，其特征在于，所述均匀圆形的天线阵列接收到的阵列信号表示为：x(t)＝as(t) n(t)在上式中，x(t)为n
×
1维接收信号向量，n(t)为n
×
1维加性噪声信号向量，s(t)为q
×
1维空间信号向量，a＝[a
1 a2…
a
q
]为n
×
q维导向矢量阵，而均匀圆形的天线阵列的导向矢量表示为：在上式中，在上式中，表示均匀圆形的天线阵列半径与信号波长比，α
i
,β
i
为辐射源的来波方向，其中α
i
为方向角，β
i
为俯仰角，表示两个相邻天线阵元之间的夹角。9.根据权利要求8所述的均匀圆形相控阵测向方法，其特征在于，在通过各所述微波光子移相器对阵列信号的相位进行移相后，也就是进行加权后，再进行求和得到：y(t)＝w
t
x(t)在上式中，x(t)表示阵列信号，而w
t
表示天线阵列的加权矢量；而天线阵列输出信号的平均功率为：在上式中，为天线阵列接收信号的自相关矩阵，m为信号的采样点数。10.根据权利要求9所述的均匀圆形相控阵测向方法，其特征在于，在计算辐射源信号的来波方向时为：求解天线阵列输出信号的平均功率最大值时，天线阵列的导向矢量中所对应的方向角和俯仰角。

技术总结
本申请涉及一种基于微波光子移相器的均匀圆形相控阵测向方法，通过微波光子学和相控阵测向技术将电域和光域结合起来实现多个时频重叠微波信号的测向，并且，本方法能够适应高频段、大带宽微波信号的测向，同时在本方法中利用均匀圆形的天线阵列能够实现对目标信号的二维测向，并且在对各天线阵元接收的信号进行移相时采用了微波光子移相器，可以产生更为稳定的可调谐的微波移相信号，能够满足相控阵测向性能要求。并且该方法在通信、导航及雷达等诸多领域中具有广泛的应用价值。达等诸多领域中具有广泛的应用价值。达等诸多领域中具有广泛的应用价值。


技术研发人员：张先玉 安康 梁涛 乔晓强 李勇
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/2/28