微波光纖延遲線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及延遲線，特別是一種微波光纖延遲線。
【背景技術】
[0002]高保真度的微波存儲結構實現(xiàn)是長期以來難以解決的問題。對接收的雷達信號的重構、高保真度的處理在現(xiàn)代雷達和防御系統(tǒng)中有著許多重要的應用。微波存儲是現(xiàn)代電子對抗中的關鍵單元。在這些應用中，微波存儲器用于存儲和再發(fā)射敵方探測雷達脈沖信號的一個或多個復制信號，通過記憶雷達即時脈沖信號和在精確控制時間的再轉發(fā)，微波存儲器可以欺騙敵方威脅雷達，然而，受限于在微波頻率A/D轉換精度的限制，使用電子學技術實現(xiàn)高保真的存儲復雜的波形與所需的微波雷達脈沖尤為困難。電子數(shù)字微波存儲(DRFM)是目前唯一的對相干微波信號存儲的方法，然而，該方法受限于最重要的限制因素:無法同時實現(xiàn)寬帶瞬時帶寬和大的動態(tài)范圍。DRFM產生的不需要的雜散項限制了其動態(tài)范圍，為了對抗頻率敏捷雷達或處理脈沖壓縮雷達波形，需要微波存儲干擾器有寬的瞬時帶寬，然而，商用的DRFM瞬時帶寬最大僅為lGHz-2GHz。
[0003]微波光子學技術的方法為該問題提供了一種解決方法，這是因為對微波和毫米波調制信號，光波導是最好的延遲線介質之一；光子信號處理提供了克服由傳統(tǒng)的電信號處理所帶來的有限的采樣速度這一瓶頸。
[0004]目前快速調節(jié)光學延遲線的實現(xiàn)方案主要有:
[0005]在先方案之一是利用光纖再循環(huán)延遲環(huán)結構，在延遲環(huán)中加入光纖移頻裝置防止產生激光自激振蕩，使用光開關控制RF脈沖進入環(huán)路的時間，從而使RF信號獲得相應的延時，但該方法僅局限于對RF脈沖信號適用，無法實現(xiàn)對連續(xù)RF信號的時延調節(jié)，且步進量不夠精細，最小步進量也為數(shù)十個ns?！綯uan A.Nguyen, ErwinH.ff.Chan, and Robert A.Minasian Photonic Rad1 Frequency Memory Using FrequencyShifting Recirculating Delay Line Structure.Journal of Lightwave Technology,Vol.32, N0.1, Jan I, 2014, 99-106】；
[0006]在先方法之二是采用光開關(或開關級聯(lián)結構)實現(xiàn)幾種固定時延的結構，該方法的缺點是可調時延量個數(shù)少，時延量調諧范圍和時延步進量不能同時兼顧，且可調時延量的增多是以開關個數(shù)增加為前提的；【G.W.Stimson, Introduct1n to AirborneRadar, SciTech Publishing Inc.,1998]

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種微波光纖延遲線，該延遲線具有大延遲量調諧范圍、高精細度步進、延時準連續(xù)可調的存儲轉發(fā)連續(xù)或脈沖微波信號裝置，連續(xù)或脈沖微波信號的頻率可以是在電光調制器帶寬內的任意寬帶頻率的微波信號。
[0008]本發(fā)明的核心思想:利用光纖再循環(huán)延遲環(huán)延時技術、密集波分復用技術以及光學多波束網(wǎng)絡(Optical Beamforming Network，簡稱為0BFN)中的精密時延選擇技術實現(xiàn)大調諧范圍、高精度步進量的延遲實現(xiàn)，從而實現(xiàn)對雷達接收RF信號的再處理和轉發(fā)。其中，光纖再循環(huán)延遲環(huán)延時技術實現(xiàn)時延的粗延遲量和中延遲量選擇，密集波分復用技術實現(xiàn)延遲環(huán)路路數(shù)的選擇。三種技術的結合可以實現(xiàn)大的時延量調諧范圍、高精細步進的延時。
[0009]本發(fā)明的技術解決方案如下:
[0010]一種微波光纖延遲線，特點在于其構成包括激光器、射頻信號產生器、電光調制器、第一頻移模塊、第一光纖、第一光纖放大器、第一 2X2親合器、I XN超密集波分解復用器、NX I光開關、第二頻移模塊、第二光纖、第二光纖放大器、第二 2X2耦合器、IX 2N超密集解波分復用器、2NX I光開關、I XL的分束器、MXl光開關、長度呈等差數(shù)列的M根光纖和光電探測器，由第一頻移模塊、第一光纖、第一光纖放大器和第一 2X2親合器構成第一光纖循環(huán)延遲環(huán)，由第二頻移模塊、第二光纖、第二光纖放大器和第二 2X2耦合器構成第二光纖循環(huán)延遲環(huán)；所述的第二光纖循環(huán)延遲環(huán)和第一光纖循環(huán)延遲環(huán)的結構相同，但所述的第二光纖的長度為第一光纖的長度的1/N，N是正整數(shù)；
[0011]所述的激光器輸出的光信號進入所述的電光調制器的光信號輸入端口，所述的射頻信號產生器的輸出端接所述的電光調制器的射頻信號端口 ；所述的電光調制器的輸出端經(jīng)光纖接所述的第一 2X2親合器的b端口，該2X2光纖親合器的c端口接所述的第一光纖放大器的輸入端、該第一光纖放大器的輸出端接第一光纖的一端、第一光纖的另一端接第一頻移模塊的輸入端，第一頻移模塊的輸出端接第一 2X2親合器的a端口，該2 X 2 f禹合器的d端口接所述的IXN超密集波分解復用器的輸入端，該IXN超密集波分解復用器的N個輸出端分別接所述的NX I光開關的N個輸入端口，該NX I光開光的輸出端接第二 2 X 2親合器的b端口，第二 2X2親合器的c端口接第二光纖放大器的輸入端，該第二光纖放大器的輸出端接第二光纖的一端、第二光纖的另一端接第二頻移模塊的輸入端，第二頻移模塊的輸出端接第二 2X 2耦合器的a端口，該第二 2X 2耦合器的d端口接所述的，該第二2 X 2耦合器的d端口接I X 2N超密集解波分復用器的輸入端，該的I X 2N超密集解波分復用器的2N個輸出端分別接所述的2NX I光開關的2N個輸入端，該2NX I光開關的輸出端接所述的I XM光分束器的輸入端經(jīng)由長度呈等差數(shù)列的M根光纖依次接MX I光開關的M個通道輸入端口 ；所述的MX I光開關的輸出端接所述的光電探測器的輸入端，所述的邏輯控制單元的輸出控制信號分別與所述的NX I光開關、2NX I光開關和MX I光開關的控制端相連；
[0012]為保證光波移頻和整個光鏈路的貫通，所述的激光器的頻率長期最大變化范圍小于I X N超密集解波分復用器、I X 2N超密集解波分復用器各通道的3dB帶寬；I X N超密集解波分復用器、IX 2N超密集解波分復用器各通道的3dB帶寬應大于所述的射頻信號發(fā)生器產生的信號頻率的二倍，第一頻移模塊和第二頻移模塊的鎖相環(huán)電路產生RF信號的頻率的二倍小于I XN超密集解波分復用器和I X 2N超密集解波分復用器各通道3dB帶寬。
[0013]所述的第一頻移模塊和第二頻移模塊具有相同的結構，構成包括產生射頻信號f所需的鎖相環(huán)PLL模塊、微波寬帶90°移相器、雙平行電光調制器、光分束器和調制器工作點控制電路；射頻信號的頻率f等于IXN超密集波分解復用器，1X2N密集波分解復用器復用通道頻率的間距，鎖相環(huán)PLL模塊產生頻率為f的RF信號，該RF信號經(jīng)微波寬帶90°電橋輸出的相位差為90°的兩路射頻信號加到雙平行電光調制器的兩個射頻口，光分束器分出的小部分光作為調制器工作在載波單邊帶抑制狀態(tài)的反饋控制信號控制調制器工作點控制電路工作，調制器工作點控制電路控制三個Mach-Zehnder干涉儀分別工作:兩子Mach-Zehnder干涉儀工作在最低點，父Mach-Zehnder干涉儀工作在線性點，由電光調制器輸出的絕大部分光通過光分束器的較大比例輸出端口輸出。
[0014]本發(fā)明微波光纖延遲線利用光纖再延遲環(huán)的延時作用，經(jīng)過不同次環(huán)路的信號經(jīng)過相應的不同工作波長的密集波分復用通道，通過光控制開關選擇不同的通道導通，即可實現(xiàn)不同的延遲量選擇。通過分別對粗延遲量、中延遲量和精密延遲量的選擇控制可以實現(xiàn)大調諧范圍、高精度的步進量的實現(xiàn)。
[0015]邏輯控制單元根據(jù)用戶輸入的時延值，經(jīng)過下列三步運算，并根據(jù)運算結果產生相應的觸發(fā)信號輸出到相應的光開關。運算過程如下:
[0016](I)邏輯控制單元計算用戶輸入時延值與經(jīng)過第一光纖延遲線一圈的時延值N τ相除，得到商i和余數(shù)tl，所述的邏輯控制單元根據(jù)所得商i產生觸發(fā)信號，該觸發(fā)信號觸發(fā)所述的