本發(fā)明屬于波前相位標(biāo)定，具體涉及一種用于波導(dǎo)光柵天線的多掃描角度并行相位標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

1、激光雷達(dá)是精確、快速獲取目標(biāo)三維圖像的主流前沿技術(shù)，目前廣泛采用機(jī)械器件來實現(xiàn)激光掃描，如轉(zhuǎn)臺和旋轉(zhuǎn)鏡等器件。這種光學(xué)機(jī)械系統(tǒng)對溫度和沖擊十分敏感、成本極高、掃描速度慢，導(dǎo)致其在軍用和民用領(lǐng)域的使用范圍受限。波導(dǎo)光柵天線采用相控陣技術(shù)實現(xiàn)光束掃描，通過控制表面的大量小型光學(xué)天線單元間的相位，控制光波的傳播的方向。

2、然而，由于制造缺陷，波導(dǎo)光柵天線間不可避免地存在光路的長度差異，這使得出射光產(chǎn)生呈現(xiàn)隨機(jī)分布的、并且時間恒定的相位誤差。因此需要對不同掃描角度下不同波導(dǎo)光柵天線單元的相位進(jìn)行校準(zhǔn)，避免由于遠(yuǎn)場掃描光斑的彌散所引起的主瓣能量降低和旁瓣的增加、甚至掃描光斑的破碎，從而引起探測距離的降低和虛警的產(chǎn)生。

3、目前波導(dǎo)光柵天線在不同掃描角度下的相位標(biāo)定主要是以單個角度上的遠(yuǎn)場光斑質(zhì)量為評價指標(biāo)，并采用優(yōu)化算法進(jìn)行迭代優(yōu)化，其技術(shù)局限性在于，每次只能對波導(dǎo)光柵天線一個掃描角度上的相位進(jìn)行標(biāo)定，并且采用迭代優(yōu)化算法，存在標(biāo)定時間長和標(biāo)定效率低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種用于波導(dǎo)光柵天線的多掃描角度并行相位標(biāo)定方法，在遠(yuǎn)場設(shè)置多個檢測點并通過對每個波導(dǎo)光柵天線循環(huán)施加電壓的方式，實現(xiàn)了對波導(dǎo)光柵天線不同掃描角度控制電壓的并行標(biāo)定，大大提高了波導(dǎo)光柵天線相位的標(biāo)定效率。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種用于波導(dǎo)光柵天線的多掃描角度并行相位標(biāo)定方法，所述方法包括：首先，具有m個單元的一維波導(dǎo)光柵天線出射的光由放置在遠(yuǎn)場的接收屏接收，并利用相機(jī)拍攝波導(dǎo)光柵天線在接收屏上的遠(yuǎn)場圖像；

4、之后，在相機(jī)拍攝到的遠(yuǎn)場圖像上設(shè)置n個不同掃描角度的檢測點(1≤n≤n)；

5、然后，選擇一維波導(dǎo)光柵天線任意單元m(1≤m≤m)為控制對象，并以步長為的控制電壓使波導(dǎo)的相位從0到2π變化，同步計算遠(yuǎn)場圖像上不同掃描角度處檢測點的能量變化情況，將不同掃描角度處檢測點能量達(dá)到最大值時所對應(yīng)的控制電壓作為光柵天線單元m在不同掃描角度上的標(biāo)定電壓；

6、最后，在所有光柵天線單元上執(zhí)行上述過程，得到不同角度下的每個光柵天線單元的標(biāo)定電壓(1≤n≤n,1≤m≤m)。

7、本發(fā)明的有益效果在于：

8、本發(fā)明通過對每個波導(dǎo)光柵天線循環(huán)施加電壓的方式，實現(xiàn)了波導(dǎo)光柵天線在多個角度上的并行相位標(biāo)定，大大提高標(biāo)定效率，不僅可用于一維波導(dǎo)光柵天線，也可用于二維波導(dǎo)光柵天線。

技術(shù)特征：

1.一種用于波導(dǎo)光柵天線的多掃描角度并行相位標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于波導(dǎo)光柵天線的多掃描角度并行相位標(biāo)定方法，其特征在于，所述一維波導(dǎo)光柵天線的出射光經(jīng)過空間傳播到達(dá)遠(yuǎn)場的接收屏，形成一維波導(dǎo)光柵天線的遠(yuǎn)場光斑，利用相機(jī)采集所述一維波導(dǎo)光柵天線的遠(yuǎn)場光斑圖像。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于波導(dǎo)光柵天線的多掃描角度并行相位標(biāo)定方法，其特征在于，所述遠(yuǎn)場光斑圖像的光斑集中在接收屏的預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)，在預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置n個檢測點，每個檢測點對應(yīng)波導(dǎo)光柵天線不同的掃描角度，用于實現(xiàn)波導(dǎo)光柵天線的多掃描角度并行相位標(biāo)定。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于波導(dǎo)光柵天線的多掃描角度并行相位標(biāo)定方法，其特征在于，采用多線程方式，對每個檢測點處的能量變化數(shù)據(jù)進(jìn)行并行運算及處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于波導(dǎo)光柵天線的多掃描角度并行相位標(biāo)定方法，其特征在于，所述波導(dǎo)光柵天線每個光柵天線單元的相位變化引起遠(yuǎn)場不同掃描角度的檢測點處的能量產(chǎn)生余弦函數(shù)變化規(guī)律，且與除自身之外的其他光柵天線單元相位變化所引起的遠(yuǎn)場不同掃描角度的檢測點處的能量變化相互獨立。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于波導(dǎo)光柵天線的多掃描角度并行相位標(biāo)定方法，其特征在于，通過調(diào)節(jié)控制電壓步長，獲取不同精度的標(biāo)定電壓。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于波導(dǎo)光柵天線的多掃描角度并行相位標(biāo)定方法，其特征在于，采用高斯函數(shù)對不同控制電壓下遠(yuǎn)場檢測點處的能量變化進(jìn)行擬合，將擬合得到的高斯函數(shù)峰值位置所對應(yīng)的電壓作為標(biāo)定電壓。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于波導(dǎo)光柵天線的多掃描角度并行相位標(biāo)定方法，其特征在于，所述方法適用于一維波導(dǎo)光柵天線或二維波導(dǎo)光柵天線。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于波導(dǎo)光柵天線的多掃描角度并行相位標(biāo)定方法，其特征在于，所述評價指標(biāo)還包括峰值旁瓣比、桶中功率。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于波導(dǎo)光柵天線的多掃描角度并行相位標(biāo)定方法，所述方法包括：具有M個單元的一維波導(dǎo)光柵天線出射的光由放置在遠(yuǎn)場的接收屏接收，并利用相機(jī)拍攝遠(yuǎn)場圖像；在遠(yuǎn)場圖像上設(shè)置N個不同掃描角度的檢測點；選擇一維波導(dǎo)光柵天線任意單元m為控制對象，以步長為的控制電壓使單元m出射光的相位從0到2π變化，將不同掃描角度處檢測點能量達(dá)到最大值時所對應(yīng)的控制電壓作為光柵天線單元m在不同掃描角度上的標(biāo)定電壓。本發(fā)明通過對每個波導(dǎo)光柵天線循環(huán)施加電壓的方式，實現(xiàn)了對波導(dǎo)光柵天線不同掃描角度控制電壓的并行標(biāo)定，大大提高了波導(dǎo)光柵天線相位的標(biāo)定效率。

技術(shù)研發(fā)人員：楊旭,李楓,耿超,李新陽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30