本發(fā)明涉及一種微波光子組件的幅相控制方法及微波光子組件，屬于微波光子鏈路控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、微波光子學(xué)是關(guān)于微波信號和光信號的交叉學(xué)科，通過研究對光信號的處理來實(shí)現(xiàn)對微波信號的處理，以達(dá)到微波鏈路整體性能提升的效果。微波光子技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)微波信號的低損耗、長距離、寬寬帶和抗干擾大動態(tài)的信號傳輸，在衛(wèi)星通信、電子對抗和現(xiàn)代雷達(dá)的應(yīng)用中發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著電信、軍工設(shè)備集成化和輕量化趨勢的影響，對高密度、陣列化、多功能的微波光子組件的需求越發(fā)明顯。在相控陣?yán)走_(dá)的波控系統(tǒng)中，幅相控制需要實(shí)現(xiàn)對每個輻射單元的幅度和相位的快速調(diào)控，是實(shí)現(xiàn)波束掃描的主要功能單元，是相控陣系統(tǒng)的核心器件。

2、在過去用于相控陣系統(tǒng)的微波光子組件中，由于對信號通道的數(shù)量要求不高，所以采用單片機(jī)的方式來實(shí)現(xiàn)幅度控制，這樣既滿足了控制要求又降低了成本。但隨著對多信號通道的需求越來越多，受限于單片機(jī)的處理機(jī)制和端口資源，造成幅度控制速度慢。且現(xiàn)有的用于相控陣系統(tǒng)的微波光子組件中，通常只集成幅度控制功能，未包含開關(guān)、移相和合路等功能，特別在需要對多通道信號進(jìn)行移相和調(diào)幅的應(yīng)用場景中，由于調(diào)控端口的增加進(jìn)而迫使微波光子組件采用了單片機(jī)的級聯(lián)式設(shè)計(jì)，更使得控制時延高達(dá)毫秒級，制約了波控系統(tǒng)的靈敏度，并且這樣的設(shè)計(jì)造成了產(chǎn)品體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種微波光子組件的幅相控制方法及微波光子組件，用以解決在對微波光子組件進(jìn)行幅相控制時，調(diào)節(jié)速度慢的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：

3、本發(fā)明的一種微波光子組件的幅相控制方法，包括如下步驟：以實(shí)時采集到的微波光子鏈路中的多個信號通道的射頻信號的幅度值與相位值為反饋值，以預(yù)先設(shè)定的對應(yīng)信號通道中的射頻信號的幅度控制值和相位控制值為目標(biāo)值，通過使用fpga設(shè)計(jì)的用于控制射頻信號幅度與相位的控制電路控制對應(yīng)信號通道中的射頻衰減器和射頻移相器，對對應(yīng)的幅度值和相位值進(jìn)行閉環(huán)控制。

4、進(jìn)一步地，信號通道還包括射頻開關(guān)，控制電路控制對應(yīng)信號通道中的射頻開關(guān)，對對應(yīng)信號通道的通斷進(jìn)行控制。

5、進(jìn)一步地，射頻衰減器安裝于對應(yīng)信號通道中的射頻移相器的上游，射頻開關(guān)安裝于對應(yīng)信號通道中的射頻衰減器的上游。

6、進(jìn)一步地，控制電路包括用于傳輸控制信號的spi串行接口、用于控制射頻開關(guān)、射頻衰減器以及射頻移相器的fpga芯片、用于為fpga芯片供電的電源模組、用于為fpga芯片提供固定頻率的時鐘信號的晶振、用于存儲fpga芯片端口配置程序的flash以及用于存儲實(shí)現(xiàn)幅度與相位控制程序的eeprom。

7、一種微波光子組件，包括多個用于傳輸射頻信號的信號通道，信號通道包括用于調(diào)節(jié)射頻信號幅度的射頻衰減器和用于調(diào)節(jié)射頻信號相位的射頻移相器；以及包括對對應(yīng)信號通道中的射頻信號進(jìn)行幅度與相位控制的控制電路，控制電路基于fpga設(shè)計(jì)，以實(shí)時采集到的多個信號通道的射頻信號的幅度值與相位值為反饋值，以預(yù)先設(shè)定的對應(yīng)信號通道中的射頻信號的幅度控制值和相位控制值為目標(biāo)值，控制電路控制對應(yīng)信號通道中的射頻衰減器和射頻移相器，對對應(yīng)的幅度值和相位值進(jìn)行閉環(huán)控制。

8、進(jìn)一步地，信號通道還包括射頻開關(guān)，控制電路控制對應(yīng)信號通道中的射頻開關(guān)，對對應(yīng)信號通道的通斷進(jìn)行控制。

9、進(jìn)一步地，射頻衰減器安裝于對應(yīng)信號通道中的射頻移相器的上游，射頻開關(guān)安裝于對應(yīng)信號通道中的射頻衰減器的上游。

10、進(jìn)一步地，信號通道還包括光電探測器、第一級射頻放大器；光電探測器、第一級射頻放大器、射頻開關(guān)、射頻衰減器、射頻移相器依次級聯(lián)；每個信號通道的射頻信號再經(jīng)過射頻合路器，使多個信號通道的射頻信號合并成一個射頻信號，合并后的射頻信號再依次經(jīng)過用于對射頻信號幅度失真進(jìn)行補(bǔ)償?shù)木馄?、第二級射頻放大器后輸出最終的射頻信號。

11、進(jìn)一步地，將光電探測器、第一級射頻放大器、射頻合路器、均衡器、第二級射頻放大器封裝在同一個氣密管殼中。

12、進(jìn)一步地，控制電路包括用于傳輸控制信號的spi串行接口、用于控制射頻開關(guān)、射頻衰減器以及射頻移相器的fpga芯片、用于為fpga芯片供電的電源模組、用于為fpga芯片提供固定頻率的時鐘信號的晶振、用于存儲fpga芯片端口配置程序的flash以及用于存儲實(shí)現(xiàn)幅度與相位控制相關(guān)參數(shù)的eeprom。

13、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明是開拓式發(fā)明創(chuàng)造，本發(fā)明通過基于fpga設(shè)計(jì)的控制電路對信號通道中的射頻衰減器和射頻移相器進(jìn)行控制，進(jìn)而對實(shí)時采集到的多個信號通道的對應(yīng)幅度值與相位值進(jìn)行閉環(huán)控制。有效地解決了在對多個信號通道中的射頻信號進(jìn)行幅度和相位控制時，出現(xiàn)控制速度慢的問題。

技術(shù)特征：

1.一種微波光子組件的幅相控制方法，其特征在于，包括如下步驟：以實(shí)時采集到的微波光子鏈路中的多個信號通道的射頻信號的幅度值與相位值為反饋值，以預(yù)先設(shè)定的對應(yīng)信號通道中的射頻信號的幅度控制值和相位控制值為目標(biāo)值，通過使用fpga設(shè)計(jì)的用于控制射頻信號幅度與相位的控制電路控制對應(yīng)信號通道中的射頻衰減器和射頻移相器，對對應(yīng)的所述幅度值和相位值進(jìn)行閉環(huán)控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波光子組件的幅相控制方法，其特征在于，所述信號通道還包括射頻開關(guān)，所述控制電路控制對應(yīng)信號通道中的所述射頻開關(guān)，對對應(yīng)信號通道的通斷進(jìn)行控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波光子組件的幅相控制方法，其特征在于，所述射頻衰減器安裝于對應(yīng)信號通道中的射頻移相器的上游，所述射頻開關(guān)安裝于對應(yīng)信號通道中的射頻衰減器的上游。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波光子組件的幅相控制方法，其特征在于，所述控制電路包括用于傳輸控制信號的spi串行接口、用于控制所述射頻開關(guān)、射頻衰減器以及射頻移相器的fpga芯片、用于為fpga芯片供電的電源模組、用于為fpga芯片提供固定頻率的時鐘信號的晶振、用于存儲fpga芯片端口配置程序的flash以及用于存儲實(shí)現(xiàn)幅度與相位控制程序的eeprom。

5.一種微波光子組件，其特征在于，包括多個用于傳輸射頻信號的信號通道，所述信號通道包括用于調(diào)節(jié)射頻信號幅度的射頻衰減器（8）和用于調(diào)節(jié)射頻信號相位的射頻移相器（11）；以及包括對對應(yīng)所述信號通道中的射頻信號進(jìn)行幅度與相位控制的控制電路，所述控制電路基于fpga設(shè)計(jì)，以實(shí)時采集到的多個信號通道的射頻信號的幅度值與相位值為反饋值，以預(yù)先設(shè)定的對應(yīng)信號通道中的射頻信號的幅度控制值和相位控制值為目標(biāo)值，所述控制電路控制對應(yīng)信號通道中的射頻衰減器（8）和射頻移相器（11），對對應(yīng)的所述幅度值和相位值進(jìn)行閉環(huán)控制。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微波光子組件，其特征在于，所述信號通道還包括射頻開關(guān)（9），控制電路控制對應(yīng)信號通道中的所述射頻開關(guān)（9），對對應(yīng)信號通道的通斷進(jìn)行控制。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微波光子組件，其特征在于，所述射頻衰減器（8）安裝于對應(yīng)信號通道中的射頻移相器（11）的上游，所述射頻開關(guān)（9）安裝于對應(yīng)信號通道中的射頻衰減器（8）的上游。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微波光子組件，其特征在于，所述信號通道還包括光電探測器（6）、第一級射頻放大器（10）；所述光電探測器（6）、第一級射頻放大器（10）、射頻開關(guān)（9）、射頻衰減器（8）、射頻移相器（11）依次級聯(lián)；每個信號通道的射頻信號再經(jīng)過射頻合路器（12），使多個信號通道的射頻信號合并成一個射頻信號，合并后的射頻信號再依次經(jīng)過用于對射頻信號幅度失真進(jìn)行補(bǔ)償?shù)木馄鳎?5）、第二級射頻放大器（16）后輸出最終的射頻信號。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微波光子組件，其特征在于，將所述光電探測器（6）、第一級射頻放大器（10）、射頻合路器（12）、均衡器（15）、第二級射頻放大器（16）封裝在同一個氣密管殼中。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微波光子組件，其特征在于，所述控制電路包括用于傳輸控制信號的spi串行接口、用于控制所述射頻開關(guān)、射頻衰減器以及射頻移相器的fpga芯片、用于為fpga芯片供電的電源模組、用于為fpga芯片提供固定頻率的時鐘信號的晶振、用于存儲fpga芯片端口配置程序的flash以及用于存儲實(shí)現(xiàn)幅度與相位控制相關(guān)參數(shù)的eeprom。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種微波光子組件的幅相控制方法及微波光子組件，屬于微波光子鏈路控制領(lǐng)域。本發(fā)明通過基于FPGA設(shè)計(jì)的控制電路對信號通道中的射頻衰減器和射頻移相器進(jìn)行控制，進(jìn)而對實(shí)時采集到的多個信號通道的對應(yīng)幅度值與相位值進(jìn)行閉環(huán)控制。有效地解決了在對多個信號通道中的射頻信號進(jìn)行幅度和相位控制時，出現(xiàn)控制速度慢的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：穆敏航,左朋莎,任歡,許利偉,張一可
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中航光電科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2