电子信息技术

一种基于阵列波导光栅的光载无线通信波束赋形装置及其方法。射频信号调制到多个波长载波上，在光域上由可编程光真延迟模块处理，该模块由光开关和能够提供相邻波长通道间不同基本延时的多个级联AWG组成，不同级的AWG的基本延时量呈以2为公比的等比分布。不同波长的光载波进入不同支路进行光电转换恢复出不同时延(相位)的射频信号，实现远场波束定向辐射模式。本发明具有宽带，可调，灵活、体积小易集成等特点，在下一代移动通信、高速铁路等动态场景中具有非常重要的应用。

波束赋形技术通过控制阵列天线的各个阵元的幅度和相位来实现射频信号向某一特定方向的空间聚焦(波束定向辐射模式)，能够有效降低信号传输损耗，增加覆盖范围，同时降低因能量扩散而造成的对其周边信号接收端的干扰。因此，波束赋形技术在雷达，无线通信等射频微波领域具有非常重要的应用。然而，目前基于电子学方法的波束赋形技术受限于“电子瓶颈”和瞬时带宽，无法满足雷达技术和下一代无线通信技术的发展需求。典型的如第五代无线通信技术(5G)中，为满足比现有4G技术高1000倍的无线通信容量，5G通信频段将不可避免地向更高频的毫米波波段发展；美国和加拿大在2016年和2017年先后将28GHz、37GHz、38GHz和64-71GHz分配为5G频谱。而在高速铁路铁路系统中，为向高速铁路旅客提供高速率的无线接入速率，基于高频毫米波扩展高速铁路通信容量的方案也受到了广泛的关注。

对比现有技术，本发明具有如下特点和优点：

1).基于光载无线技术，结构简单，具备光子技术的高带宽，低损耗的特性，能够实现宽频段范围射频信号波束赋形，突破了电子学方案由于“电子”瓶颈带来的带宽限制。

2).利用多输入多输出阵列波导光栅作为基础的延时单元，具有体积小易集成的优势。

3).可以简单地通过控制该光真时延模块的光开关的开关组合，在N级级联结构下实现2N个延时组合，从而实现2N种不同的远场辐射模式，在高速铁路等动态场景中的应用非常广泛。