一种模拟复杂电磁环境微波多通道的系统及方法与流程

1.本发明属于复杂电磁环境仿真领域，具体涉及一种模拟复杂电磁环境微波多通道的方法。


背景技术：

2.复杂电磁环境”是指面临的复杂威胁环境、复杂目标与背景环境以及复杂气象地理环境。为考核设备在复杂电磁环境中的适应性，必须尽量真实的模拟各类信号进行充分地内外场试验。目前在复杂电磁环境仿真系统中，微波多通道设计，通道数最多可到20路。现有的前复杂电磁环境仿真系统中，通常采用传统的分离式的微波多通道开关，组成微波开关矩阵网络，实现微波多通道的设计。
3.现有的微波开关矩阵网络，内部需含至少3～4级开关，才能实现多通道的设计，每个通道包含多个开关和多个射频电缆，所以每个通道的损耗很大，对后续信号的衰减过大。由于每个通道的输出，需要对应几十上百个天线，每个天线具有两个极化方式，所以微波开关矩阵网络规模极其庞大，造价极其昂贵，在工程实践上，很难去实际操作。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述不足，提供一种模拟复杂电磁环境微波多通道的方法，能够模拟复杂的电磁环境。
5.为了达到上述目的，一种模拟复杂电磁环境微波多通道的系统，包括：
6.射频耦合模块，用于将接收到的信号转换为所需的射频信号；
7.半导体激光器，用于将射频信号转换为光信号；
8.光开关同步交换矩阵，用于将一路光信号转换为若干路光信号进行输出；
9.光电探测器，用于将接收到的若干路光信号转换为若干路射频信号；
10.射频放大器，用于将若干路射频信号放大到所需功率，进行输出。
11.半导体激光器光功率控制和温度控制两种形式控制。
12.光开关同步交换矩阵包括若干单刀四掷开关、若干单刀十掷开关和若干单刀双掷开关，所有单刀四掷开关、单刀十掷开关和单刀双掷开关组合形成一路光信号输入，若干路光信号输出的交换矩阵。
13.单刀四掷开关下游连接二级四个单刀四掷开关，每个单刀四掷开关下游连接四个单刀十掷开关，每个单刀十掷开关下游连接十个单刀双掷开关，每个单刀双掷开关的输出端作为光开关同步交换矩阵的输出端。
14.所有单刀四掷开关、单刀十掷开关和单刀双掷开关均通过ttl信号控制。
15.射频耦合模块的频率范围为2-18ghz。
16.半导体激光器的输入为2-18ghz。
17.射频放大器的频率范围2-18ghz，增益20-30db。
18.一种模拟复杂电磁环境微波多通道的方法，包括以下步骤：
19.将输入的射频信号转换为所需频率的射频信号；
20.将所需频率的射频信号转换为光信号；
21.将一路光信号转换为若干路光信号；
22.将若干路光信号转换为若干路射频信号；
23.将若干路射频信号放大至所需功率进行输出；
24.将一路光信号送入不同单刀四掷开关、单刀十掷开关和单刀双掷开关组成的光开关同步交换矩阵中，输出若干路光信号。
25.与现有技术相比，本发明采用光开关同步交换矩阵将一路光信号转换为若干路光信号进行输出，能够模拟复杂点电磁环境，传统微波多通道设计，通道数最多可到20路，而本发明能够实现通道数不止100路，并且本发明采用了光路交换技术，能够实现光开关同步交换矩阵高切换速度、高集成度、端口高密度、低损耗等功能性能，大大优于射频开关矩阵的切换速度慢、集成度差、端口分散、体积庞大、损耗大等缺点。
26.进一步的，本发明的光开关同步交换矩阵采用若干单刀四掷开关、若干单刀十掷开关和若干单刀双掷开组成，具有切换速度快、传输损耗小、集成度高、价格低廉的优点，解决了现有微波开关切换体积庞大、插损大、集成度差、价格高昂的问题。
27.进一步的，本发明的所有单刀四掷开关、单刀十掷开关和单刀双掷开关均通过ttl信号控制，能够使各通道的通断延时可控且一致。
附图说明
28.图1为本发明的系统图；
29.图2为本发明中光开关同步交换矩阵的结构图；
30.图3为本发明的流程图。
具体实施方式
31.下面结合附图对本发明做进一步说明。
32.参见图1，一种模拟复杂电磁环境微波多通道的系统，包括：
33.射频耦合模块，用于将接收到的信号转换为所需的射频信号；
34.半导体激光器，用于将射频信号转换为光信号；
35.光开关同步交换矩阵，用于将一路光信号转换为若干路光信号进行输出；
36.光电探测器，用于将接收到的若干路光信号转换为若干路射频信号；
37.射频放大器，用于将若干路射频信号放大到所需功率，进行输出。
38.半导体激光器光功率控制和温度控制两种形式控制。
39.参见图2，光开关同步交换矩阵包括若干单刀四掷开关、若干单刀十掷开关和若干单刀双掷开关，所有单刀四掷开关、单刀十掷开关和单刀双掷开关组合形成一路光信号输入，若干路光信号输出的交换矩阵。单刀四掷开关下游连接二级四个单刀四掷开关，每个单刀四掷开关下游连接四个单刀十掷开关，每个单刀十掷开关下游连接十个单刀双掷开关，每个单刀双掷开关的输出端作为光开关同步交换矩阵的输出端。所有单刀四掷开关、单刀十掷开关和单刀双掷开关均通过ttl信号控制。
40.优选的，射频耦合模块采用射频耦合器，射频耦合器的频率范围为2-18ghz，耦合
度20db的高性能耦合器，满足射频信号耦合取样的需求。
41.优选的，半导体激光器的输入为2-18ghz。
42.优选的，射频放大器的频率范围2-18ghz，增益20-30db。
43.实施例：
44.参见图1、图2和图3，一种模拟复杂电磁环境微波多通道的方法，包括以下步骤：
45.步骤一：射频输入信号通过射频耦合器件，转换成所需的射频信号；
46.步骤二：通过半导体激光器，将射频信号转换为光信号；
47.步骤三：半导体激光器使用光功率控制和温度控制两种形式进行控制；
48.步骤四：采用光路交换技术，通过光开关同步交换矩阵，实现输入的一路光信号，能够切换到任意160路的一路输出；
49.步骤五：通过光电探测器，将光开关同步交换矩阵输出的光信号转换成射频信号；
50.步骤六：通过射频放大器，将射频信号放大到所需功率的信号；
51.步骤七：完成微波多通道切换。
52.优选的，光开关同步交换矩阵由一分二、一分四、一分十(可组合实现)的光开关组成，所选光开关，具有切换速度快、传输损耗小、集成度高、价格低廉的优点。解决了微波开关切换体积庞大、插损大、集成度差、价格高昂的问题。
53.优选的，光电探测器作为光电转换模块，具有转换速度快、转换效率高的优点，能有效实现光信号转换为射频信号。
54.本发明的主要用途是在模拟复杂电磁环境下，用于微波多通道(≥100路)的设计实现。有效的解决了传统微波开关矩阵网络规模庞大、造价昂贵的问题，可模拟复杂电磁环境；通道信号形式(回波/环境/干扰/杂波等)可任意切换；各通道通断延时可控且一致；实现每输入的一路光信号，能够切换到任意160路的一路输出；复杂电磁环境仿真系统中，传统微波多通道设计，通道数最多可到20路，本发明可实现通道数≥100路；采用光路交换技术，能够实现光开关同步交换矩阵高切换速度、高集成度、端口高密度、低损耗等功能性能，大大优于射频开关矩阵的切换速度慢、集成度差、端口分散、体积庞大、损耗大等缺点。
55.本发明采用光路交换技术，能够实现光开关同步交换矩阵高切换速度、高集成度、端口高密度、低损耗等功能性能，大大优于射频开关矩阵的切换速度慢、集成度差、端口分散、体积庞大、损耗大等缺点。

技术特征：
1.一种模拟复杂电磁环境微波多通道的系统，其特征在于，包括：射频耦合模块，用于将接收到的信号转换为所需的射频信号；半导体激光器，用于将射频信号转换为光信号；光开关同步交换矩阵，用于将一路光信号转换为若干路光信号进行输出；光电探测器，用于将接收到的若干路光信号转换为若干路射频信号；射频放大器，用于将若干路射频信号放大到所需功率，进行输出。2.根据权利要求1所述的一种模拟复杂电磁环境微波多通道的系统，其特征在于，半导体激光器光功率控制和温度控制两种形式控制。3.根据权利要求1所述的一种模拟复杂电磁环境微波多通道的系统，其特征在于，光开关同步交换矩阵包括若干单刀四掷开关、若干单刀十掷开关和若干单刀双掷开关，所有单刀四掷开关、单刀十掷开关和单刀双掷开关组合形成一路光信号输入，若干路光信号输出的交换矩阵。4.根据权利要求3所述的一种模拟复杂电磁环境微波多通道的系统，其特征在于，单刀四掷开关下游连接二级四个单刀四掷开关，每个单刀四掷开关下游连接四个单刀十掷开关，每个单刀十掷开关下游连接十个单刀双掷开关，每个单刀双掷开关的输出端作为光开关同步交换矩阵的输出端。5.根据权利要求3或4所述的一种模拟复杂电磁环境微波多通道的系统，其特征在于，所有单刀四掷开关、单刀十掷开关和单刀双掷开关均通过ttl信号控制。6.根据权利要求1所述的一种模拟复杂电磁环境微波多通道的系统，其特征在于，射频耦合模块的频率范围为2-18ghz。7.根据权利要求1所述的一种模拟复杂电磁环境微波多通道的系统，其特征在于，半导体激光器的输入为2-18ghz。8.根据权利要求1所述的一种模拟复杂电磁环境微波多通道的系统，其特征在于，射频放大器的频率范围2-18ghz，增益20-30db。9.一种模拟复杂电磁环境微波多通道的方法，其特征在于，包括以下步骤：将输入的射频信号转换为所需频率的射频信号；将所需频率的射频信号转换为光信号；将一路光信号转换为若干路光信号；将若干路光信号转换为若干路射频信号；将若干路射频信号放大至所需功率进行输出。10.根据权利要求9所述的一种模拟复杂电磁环境微波多通道的方法，其特征在于，将一路光信号送入不同单刀四掷开关、单刀十掷开关和单刀双掷开关组成的光开关同步交换矩阵中，输出若干路光信号。

技术总结
本发明属于复杂电磁环境仿真领域，公开了一种模拟复杂电磁环境微波多通道的系统及方法，本发明采用光开关同步交换矩阵将一路光信号转换为若干路光信号进行输出，能够模拟复杂点电磁环境，传统微波多通道设计，通道数最多可到20路，而本发明能够实现通道数不止100路，并且本发明采用了光路交换技术，能够实现光开关同步交换矩阵高切换速度、高集成度、端口高密度、低损耗等功能性能，大大优于射频开关矩阵的切换速度慢、集成度差、端口分散、体积庞大、损耗大等缺点。大、损耗大等缺点。大、损耗大等缺点。


技术研发人员：张羽 李世全 章锦文
受保护的技术使用者：西安瀚博电子科技有限公司
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/10/15