1.本发明属于光相控阵领域，特别涉及一种光相控阵宽角扫描测试系统和方法。
背景技术：2.光相控阵是工作在光频段的光天线阵列，与微波相控阵类似，利用全电控的方式通过每个天线辐射光的相位实现光束的定向辐射与扫描。根据不同的技术路线，常见的光相控包括液晶光相控阵、mems光相控阵、光子集成光相控阵等。
3.光相控阵的辐射方向图能够反映光相控阵的性能。根据现有的文献报道，光相控阵的远场辐射方向图测试通常利用三个透镜和一个相机组成的三透镜远场成像系统实现。其中前两个透镜之间的距离为两透镜焦距之和，第二个透镜与第三个透镜之间的距离可任意调节，相机的探测面位于第三个透镜的焦平面上。由于受到透镜的数值孔径以及相机探测面积的约束，这种三透镜远场成像系统只能得到有限角度范围内的远场辐射方向图，无法实现光相控阵的宽角扫描测试。
4.综上，现有的光相控阵远场方向图测试系统中探测模块视场受限，未见有关通过引入圆环轨道实现360
°
宽角扫描的光相控阵测试系统。
技术实现要素：5.本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种宽角扫描光相控阵测试系统，包括波束指向反馈与控制模块，光相控阵发射模块，探测模块以及探测位置调节模块；位置校正阶段，光相控阵发射模块向自由空间中辐射无定向波束；探测模块获取波束的远场辐射方向图并发送至波束指向反馈与控制模块；波束指向反馈与控制模块根据远场辐射方向图控制探测位置调节模块校正探测模块的初始采集位置；扫描测试阶段：波束指向反馈与控制模块向光相控阵发射模块发送辐射波束指向指令；向探测位置调节模块发送位置调节指令；光相控阵发射模块根据辐射波束指向指令发射波束；探测位置调节模块根据位置调节指令带动探测模块移动至其他各采集位置；探测模块在各采集位置获取光相控阵发射模块所发射波束的远场辐射方向图，并发送至波束指向反馈与控制模块；波束指向反馈与控制模块：接收远场辐射方向图，当远场辐射方向图与目标波束方向图中主波束指向角度的差值大于预定值时生成辐射波束指向指令。
6.本发明还提供一种光相控阵宽角扫描测试方法，首先校正探测模块的位置，然后使校正探测模块移动至指向角优化位置，将光相控阵发射模块的波束指向角度优化至预期波束指向角度，最后根据所需采集范围，使校正探测模块在圆环形采集路径上采集多幅远场辐射方向图，多幅远场辐射方向图拼接后得到所需范围内的远场辐射方向图。
7.本发明能够实现光相控阵的波束精确指向与远场方向图的360
°
宽角扫描测试，提升了光相控阵测试系统的波束指向控制能力与远场辐射方向图测试范围，在光相控阵的研制等领域具有广阔的应用前景，能够为设计宽角扫描光相控阵提供测试验证及技术支撑。
8.为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种光相控阵宽角扫描测试系统，包括波束指向反馈与控制模块，光相控阵发射模块，探测模块以及探测位置调节模块；
10.位置校正阶段：
11.光相控阵发射模块向自由空间中辐射无定向波束；
12.探测模块获取波束的远场辐射方向图并发送至波束指向反馈与控制模块；波束指向反馈与控制模块接收由探测模块传来的远场辐射方向图并根据远场辐射方向图控制探测位置调节模块校正探测模块的位置；
13.扫描测试阶段：
14.波束指向反馈与控制模块：向光相控阵发射模块发送辐射波束指向指令；向探测位置调节模块发送位置调节指令；
15.光相控阵发射模块：接收由波束指向反馈与控制模块传来的辐射波束指向指令，根据辐射波束指向指令发射波束；
16.探测位置调节模块：接收由波束指向反馈与控制模块传来的位置调节指令，根据位置调节指令带动探测模块沿以光相控阵发射模块为圆心的圆环形采集路径到达各采集位置；
17.探测模块：在各采集位置获取光相控阵发射模块所发射波束的远场辐射方向图，并将所述远场辐射方向图发送至波束指向反馈与控制模块；
18.波束指向反馈与控制模块：接收由探测模块传来的远场辐射方向图，并判断远场辐射方向图与目标波束方向图中主波束指向角度的差值是否大于预定值，并在所述差值大于预定值时生成辐射波束指向指令。
19.进一步的，探测位置调节模块包括圆环轨道模块，半径调节模块和高度调节模块；
20.圆环轨道模块用于带动探测模块沿以光相控阵发射模块为圆心的圆环路径转动；半径调节模块用于调节探测模块与光相控阵发射模块的距离；高度调节模块用于调节探测模块的高度；
21.探测模块安装于高度调节模块上且可沿高度调节模块进行上下移动；半径调节模块为一端连接光相控阵发射模块的直线型轨道，高度调节模块可沿半径调节模块滑动，实现探测模块与光相控阵发射模块距离的调整；圆环轨道模块带动半径调节模块另一端进行以光相控阵发射模块为圆心的圆周运动，进而带动探测模块沿以光相控阵发射模块为圆心的圆环路径移动。
22.进一步的，圆环轨道模块为以光相控阵发射模块为圆心的圆环形，圆环轨道模块上设有用于指示角度的刻度，圆环轨道模块与半径调节模块另一端固定连接，通过电机驱动圆环轨道模块旋转，进而带动半径调节模块另一端进行以光相控阵发射模块为圆心的圆周运动；
23.所述半径调节模块为一维电动导轨；
24.所述高度调节模块为一维电动平移台。
25.进一步的，所述光相控阵发射模块包括激光器，偏振控制器，光相控阵，多通道电流/电压控制器和反射镜；
26.偏振控制器接收由激光器发出的光，调整光的偏振态后将光耦合至光相控阵中；
27.多通道电流/电压控制器接收由波束指向反馈与控制模块传来的辐射波束指向指
令，根据辐射波束指向指令向控制光相控阵中各光天线的移相单元提供电流/电压；
28.光相控阵接收由偏振控制器传来的光，光相控阵中各光天线的移相单元在所述电流/电压的作用下改变光的相位，实现波束的定向发射；
29.光相控阵发射的波束经反射镜发送至探测模块。
30.进一步的，所述探测模块包括光学镜头和相机；
31.相机的探测面位于光学透镜的焦平面上，光相控阵发射模块所发射波束经光学镜头聚焦后到达相机，相机捕获远场辐射方向图。
32.一种光相控阵宽角扫描测试方法，包括如下步骤：
33.s1光相控阵发射模块向自由空间中辐射无定向波束；探测模块移动到任意位置，并将该位置相对于光相控阵发射模块的方位角记为0
°
，获取波束的远场辐射方向图并发送至波束指向反馈与控制模块；波束指向反馈与控制模块根据波束的远场辐射方向图控制探测位置调节模块，在方位角为0
°
时校正探测模块的高度及探测模块与光相控阵发射模块的距离；将采集路径确定为以光相控阵发射模块为圆心，校正后探测模块到光相控阵发射模块的距离为半径的圆环形路径；
34.s2波束指向反馈与控制模块根据输入的预期波束指向角度θ生成位置调节指令；探测位置调节模块接收由波束指向反馈与控制模块传来的位置调节指令，根据位置调节指令带动探测模块沿采集路径到达方位角为θ的指向角优化位置；
35.s3设置辐射波束指向指令的初始值为随机；
36.s4波束指向反馈与控制模块向光相控阵发射模块发送辐射波束指向指令；光相控阵发射模块接收由波束指向反馈与控制模块传来的辐射波束指向指令，向相应方向发射波束；
37.s5探测模块在指向角优化位置获取光相控阵发射模块所发射波束的远场辐射方向图，并将所述远场辐射方向图发送至波束指向反馈与控制模块；
38.s6波束指向反馈与控制模块接收由探测模块传来的远场辐射方向图，并根据远场辐射方向图与目标波束方向图中主波束指向角度的差值执行以下步骤：
39.当远场辐射方向图与目标波束方向图中主波束指向角度的差值大于预定值，生成辐射波束指向指令，并返回步骤s4；
40.当远场辐射方向图与目标波束方向图中主波束指向角度的差值小于等于预定值，完成光相控阵发射模块波束指向角度优化；
41.s7波束指向反馈与控制模块根据输入的初始采集角度α1和终止采集角度α2生成位置调节指令；探测位置调节模块接收由波束指向反馈与控制模块传来的位置调节指令，根据位置调节指令带动探测模块以采集路径上α1对应的位置为起点、以采集路径上α2对应的位置为终点、沿采集路径以2δ角度为采集间隔获取光相控阵发射模块所发射波束的远场辐射方向图；
42.s8将步骤s7中采集的多幅远场辐射方向图拼接后得到光相控阵发射模块的波束指向角度为θ时，在α1～α2范围内远场辐射方向图。
43.进一步的，所述步骤s1的具体方法为：
44.s1.1探测模块移动到任意位置，并将该位置相对于光相控阵发射模块的方位角记为0
°
，光相控阵发射模块向自由空间中辐射无定向波束，探测模块获取所述无定向波束的
远场辐射方向图，并将无定向波束的远场辐射方向图发送至波束指向反馈与控制模块；
45.s1.2波束指向反馈与控制模块接收由探测模块传来的无定向波束的远场辐射方向图，根据无定向波束的远场辐射方向图控制探测位置调节模块在方位角为0
°
时校正探测模块的高度及探测模块与光相控阵发射模块的距离：
46.波束指向反馈与控制模块接收由探测模块传来的无定向波束的远场辐射方向图，判断无定向波束的远场辐射方向图中，光斑分布区域是否位于探测模块探测面的中心：
47.如果光斑分布区域位于探测模块探测面的中心，则探测模块的校正完成；
48.如果光斑分布区域不位于探测模块探测面的中心，将生成位置校正指令并发送至探测位置调节模块；探测位置调节模块接收由波束指向反馈与控制模块传来的位置校正指令，根据位置校正指令带动探测模块移动，直至光斑分布区域位于探测模块探测面的中心。
49.进一步的，所述步骤s7中，2δ等于探测模块视场角。
50.进一步的，所述探测位置调节模块包括圆环轨道模块，半径调节模块和高度调节模块；
51.圆环轨道模块用于带动探测模块沿以光相控阵发射模块为圆心的圆环路径转动；半径调节模块用于调节探测模块与光相控阵发射模块的距离；高度调节模块用于调节探测模块的高度；
52.所述步骤s1中，波束指向反馈与控制模块根据波束的远场辐射方向图分别控制高度调节模块和半径调节模块，在方位角为0
°
时校正探测模块的高度及探测模块与光相控阵发射模块的距离；
53.所述步骤s2中，探测位置调节模块接收由波束指向反馈与控制模块传来的位置调节指令，根据位置调节指令通过圆环轨道模块带动探测模块沿采集路径到达方位角为θ的指向角优化位置。
54.进一步的，所述光相控阵发射模块包括光相控阵和多通道电流/电压控制器；
55.多通道电流/电压控制器接收由波束指向反馈与控制模块传来的辐射波束指向指令，根据辐射波束指向指令向控制光相控阵中各光天线的移相单元提供电流/电压；光相控阵中各光天线的移相单元在所述电流/电压的作用下改变光的相位，实现波束的定向发射；
56.所述步骤s6中，当远场辐射方向图与目标波束方向图中主波束指向角度的差值小于等于预定值，记录此时的远场辐射方向图s(θ)和多通道电流/电压控制器向控制光相控阵中各光天线的移相单元提供电流/电压。
57.本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
58.(1)本发明光相控阵宽角扫描测试系统中，利用探测位置调节模块实现了探测模块空间位置的改变，波束扫描角探测范围能够达到360
°
，能够满足宽角扫描光相控阵远场方向图的测试需求；
59.(2)本发明探测位置调节模块中分别设计了圆环轨道模块、半径调节模块和高度调节模块的具体结构和连接方式，能够同时满足多维度的位置调整，满足位置校正和方位角调整需求，结构简单，精确度高；
60.(3)本发明通过波束指向反馈与控制模块同时控制发射模块辐射波束指向和探测模块空间位置，能够实现光相控阵高精度波束指向以及探测器空间位置智能校正，无需手动调节，提高波束指向与探测的精确性；
61.(4)针对同一光相控阵发射模块，可将通过本发明方法记录的多通道电流/电压控制器中各通道的电流和电压值直接应用于后续的光相控阵发射模块的使用过程中，实现对光相控阵发射模块的波束指向的直接控制，大大简化了光相控阵发射模块的波束指向调整过程。
附图说明
62.图1为本发明一种优选的实施方式中光相控阵宽角扫描测试示意图；
63.图2为本发明一种优选的实施方式中光相控阵发射模块结构示意图；
64.图3为本发明一种优选的实施方式中探测模块结构示意图。
具体实施方式
65.下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
66.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
67.本发明提供一种360
°
全方位探测的光相控阵远场方向图测试系统，光相控阵发射模块作为波束发射端，探测模块作为波束接收端用于探测发射端辐射波束的远场方向图，其位置可通过探测位置调节模块进行调节，在以光相控阵发射模块为圆心的圆环路径上实现360
°
范围的波束探测。能够大幅提高探测范围，通过引入波束反馈与相位优化机制可实现光相控阵辐射波束的精确指向。该测试系统可以解决现有光相控阵远场辐射方向图测试范围受透镜数值孔径和相机探测面积的限制，无法实现宽范围辐射方向图探测的问题。
68.本发明一种光相控阵宽角扫描测试系统，包括波束指向反馈与控制模块101、光相控阵发射模块102、探测模块103、以及探测位置调节模块；优选的，探测位置调节模块包括圆环轨道模块104、半径调节模块105以及高度调节模块106。采用圆环轨道模块104、半径调节模块105、高度调节模块106，能够精确调整探测模块103的空间位置，可实现360
°
探测角度，提升了光相控阵波束扫描的测试范围。
69.波束指向反馈与控制模块101作为整个测试系统的控制中心，用于控制圆环轨道模块104、半径调节模块105、高度调节模块106，精确调整并显示探测模块的空间位置。
70.波束指向反馈与控制模块101用于采集并记录探测模块103探测到的远场方向图并通过相位优化控制光相控阵发射模块102实现波束的精确指向；能够控制发射端的波束指向，并采集处理探测模块得到的远场方向图，最终完成光相控阵高精度波束指向和宽角扫描测试。
71.光相控阵发射模块102包括激光器201、偏振控制器202、光相控阵203、多通道电流/电压控制器204和反射镜205，作为波束发射端，置于圆环轨道模块104的中心，用于波束发射。
72.探测模块103由光学透镜301和相机302组成，用于探测光相控阵的远场辐射方向图。
73.圆环轨道模块104通过电机驱动轨道旋转，能够精确旋转到所需角度。
74.半径调节模块105通过一个一维电动平移台实现探测模块与光相控阵发射模块的距离调节。
75.高度调节模块106通过垂直于xoy平面的一维电动平移台实现探测模块高度的调节；xoy平面即圆环轨道模块104所在平面，原点o位于圆环轨道模块104圆心，z为垂直xoy平面的方向。
76.本发明一种光相控阵宽角扫描测试系统的工作原理为：波束指向反馈与控制模块101对测试系统中各模块进行控制，负责控制光相控阵发射模块102的波束辐射，控制圆环轨道模块104、半径调节模块105、高度调节模块106调节探测模块103的空间位置，并采集处理探测模块103反馈的波束远场辐射方向图信息。光相控阵发射模块102位于圆环轨道模块104的圆心，光相控阵发射模块102中激光器201的光通过光纤输出，经过偏振控制器202调整偏振态之后被耦合到光相控阵中203，经由光相控阵203芯片中的光天线阵列辐射到自由空间中。多通道电流/电压控制器204为光相控阵203芯片中各移相单元提供电流/电压，通过电驱动移相单元改变每个光天线中光的相位进而实现波束的定向辐射及波束扫描。探测模块103中相机302的探测面置于光学透镜301的焦平面上，用于接收发射模块辐射波束的远场方向图，探测范围为2δ。在测试宽范围远场辐射方向图之前，利用波束指向反馈与控制模块101发送指令至圆环轨道模块104、半径调节模块105与高度调节模块106调整探测模块103的空间位置，实现初始采集位置校正。之后保持探测模块103的高度以及其与光相控阵发射模块102的距离不变，利用波束指向反馈与控制模块101发送指令到圆环轨道模块104使探测模块位于待测方位角θ处，探测模块103采集远场辐射方向图反馈给波束指向反馈与控制模块101。波束指向反馈与控制模块101发送指令到多通道电流/电压控制器204，令其输出一组电流/电压值加载到光相控阵203芯片，控制其辐射波束指向。波束指向反馈与控制模块101进一步将探测模块反馈的远场方向图与目标波束方向图中主波束指向角度对比，利用优化算法经过多次迭代优化出一组最优的电流/电压值，并加载到光相控阵203中的移相单元上实现波束在预定方位角θ的定向辐射。为实现宽范围测试，波束指向反馈与控制模块101发送指令给圆环轨道模块104，使探测模块103沿以光相控阵发射模块102为圆心的圆环路径移动，每隔2δ角度采集相应的远场方向图，最终将多幅图像拼接可得到宽范围远场辐射方向图。圆环轨道模块104的引入能够保证该测试系统探测到360
°
范围内的波束扫描远场方向图。
77.实施例1：
78.如图1，本发明一种光相控阵宽角扫描测试系统，包括波束指向反馈与控制模块101、光相控阵发射模块102、探测模块103、以及探测位置调节模块；其中探测位置调节模块包括圆环轨道模块104、半径调节模块105以及高度调节模块106。
79.如图2所示，光相控阵发射模块102包括激光器201、偏振控制器202、光相控阵203、多通道电流/电压控制器204和反射镜205，激光器201输出的光经过偏振控制器202之后馈入到光相控阵203中。光相控阵203向上辐射出的光经由一个平面镜，即反射镜205反射，平行于xoy面辐射出去。多通道电流/电压控制器204能够同时输出多个通道的电流/电压值，用于为光相控阵203芯片中的各移相单元提供电流/电压值，进而改变光相控阵203芯片中每个天线中光的相位，实现波束的定向辐射与偏转。
80.波束指向反馈与控制模块101是整个测试系统的控制中心，用来控制探测模块103
的空间位置、采集并处理远场辐射方向图信息和控制光相控阵发射模块102的波束指向，具体的，波束指向反馈与控制模块101发出指令给多通道电流/电压控制器204，控制其输出的电流/电压值，进而控制光相控阵203辐射波束的指向和偏转。
81.如图3所示，探测模块103由光学透镜301和相机302组成。相机302的探测面置于光学透镜301的焦平面上用于捕获相控阵发射模块102辐射波束的远场方向图，此时方向图的角度范围由光学透镜的数值孔径和相机探测面的大小决定，即探测模块的视场角2δ。捕获得到的辐射波束远场方向图反馈至波束指向反馈与控制模块101。探测模块103的空间位置由波束指向反馈与控制模块101发送位置指令给圆环轨道模块104、半径调节模块105和高度调节模块106来调节。圆环轨道模块104由一个可旋转的电动环形导轨构成，圆环轨道模块104旋转带动探测模块103的旋转，从而改变探测模块在xoy平面内的方位角。半径调节模块105由一个一维电动导轨构成，用来改变探测模块103与光相控阵发射模块102的距离，高度调节模块106由一个垂直于xoy平面的一维电动平移台构成，用来改变探测模块103的高度。
82.为精确控制硅基光相控阵辐射波束指向θ角，并获得宽角范围内的远场辐射方向图，其实施流程包括以下步骤：
83.步骤1：探测模块103初位置校正。将光相控阵发射模块102置于圆环轨道模块104的中心，并调整探测模块103的初始空间位置。光相控阵发射模块102在不加载电流/电压的情况下，向自由空间中辐射波束。波束指向反馈与控制模块101发送位置指令到圆环轨道模块104，令探测模块103位于方位角为0
°
的位置，方位角为0
°
的位置可以事先预定在相对于光相控阵发射模块102的任意方位，如图1，将0
°
方位角定为沿y轴方向，圆环轨道模块104带动探测模块103转动时，根据圆环轨道模块104上所设刻度，即可确定探测模块103到达的采集位置所对应的方位角。探测模块103采集到的辐射方向图信息反馈至波束指向反馈与控制模块101中，对探测模块103进行初始空间位置校正。具体实施过程为：(1)判断采集到的远场方向图中光斑分布区域是否位于探测模块103中相机探测面的中心；(2)如果有偏差则发送指令到高度调节模块106、半径调节模块105改变探测模块103的空间位置；(3)通过探测模块103采集远场方向图并反馈给波束指向反馈与控制模块101；(4)重复上述步骤，直到辐射波束的远场方向图中光斑所在区域位于探测模块中相机探测面的中心，并记录此时探测模块的初始空间位置(r0,h0,0
°
)，其中，r0表示探测模块103与光相控阵发射模块102的距离，h0表示探测模块103的高度。
84.步骤2：探测模块103方位角调整。保持探测模块103的高度和半径位置不变，即r0,h0不变，在波束指向反馈与控制模块101中输入波束指向角度θ，波束指向反馈与控制模块101发送指令给圆环轨道模块104，将探测模块103旋转到θ方向，此时探测模块的空间位置为(r0,h0,θ)。
85.步骤3：光相控阵发射模块102辐射波束指向控制。利用优化算法寻找最优的一组电流/电压值加载到光相控阵203的移相器两端，实现方位角为θ的波束指向。具体实施过程为：(1)波束指向反馈与控制模块101发送指令给光相控阵发射模块102中的多通道电流/电压控制器204，令其输出一组随机的电流/电压值，此时光相控阵发射模块102辐射出的光束比较发散；(2)探测模块103将接收到的远场辐射方向图反馈给波束指向反馈与控制模块，将采集到的远场方向图中的主波束指向与目标波束指向进行对比；(3)根据精度需求确定
阈值，若主波束指向偏差大于阈值则基于优化算法更新一组电流/电压值，加载到光相控阵203的移相单元上，并利用探测模块103采集此时的远场辐射方向图；(4)将采集到的远场辐射方向图再次反馈给波束指向反馈与控制模块101与目标波束指向进行对比；(5)重复上述步骤，直到采集的远场方向图中主波束指向与目标波束指向偏差小于上述阈值为止。记录此时探测模块采集到的远场辐射方向图s(θ)以及光相控阵发射模块中的多通道电流/电压控制器的电流/电压值[i1,i2,i3,
…in
]/[v1,v2,v3,
…vn
]，其中ii和vi分别表示多通道电流/电压控制器中第i个通道的电流和电压值，通道总数为n。
[0086]
步骤4：宽范围远场辐射方向图测试。由于探测模块中视场范围的限制(视场为2δ)，探测模块103在同一采集位置采集到的远场方向图s(θ)只能覆盖到θ-δ《θ《θ+δ的角度范围。为获得大角度范围内的远场方向图，进一步利用波束指向反馈与控制模块101通过圆环轨道模块104调整探测模块103在以光相控阵发射模块102为圆心的圆环路径上的位置，圆环轨道模块104带动探测模块103旋转，使探测模块在0-360
°
范围内每隔2δ角度采集相应的远场方向图，最终将多幅图像拼接得到任意宽范围的远场辐射方向图。
[0087]
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
[0088]
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
技术特征：1.一种光相控阵宽角扫描测试系统，其特征在于，包括波束指向反馈与控制模块(101)，光相控阵发射模块(102)，探测模块(103)以及探测位置调节模块；位置校正阶段：光相控阵发射模块(102)向自由空间中辐射无定向波束；探测模块(103)获取波束的远场辐射方向图并发送至波束指向反馈与控制模块(101)；波束指向反馈与控制模块(101)接收由探测模块(103)传来的远场辐射方向图并根据远场辐射方向图控制探测位置调节模块校正探测模块(103)的位置；扫描测试阶段：波束指向反馈与控制模块(101)：向光相控阵发射模块(102)发送辐射波束指向指令；向探测位置调节模块发送位置调节指令；光相控阵发射模块(102)：接收由波束指向反馈与控制模块(101)传来的辐射波束指向指令，根据辐射波束指向指令发射波束；探测位置调节模块：接收由波束指向反馈与控制模块(101)传来的位置调节指令，根据位置调节指令带动探测模块(103)沿以光相控阵发射模块(102)为圆心的圆环形采集路径到达各采集位置；探测模块(103)：在各采集位置获取光相控阵发射模块(102)所发射波束的远场辐射方向图，并将所述远场辐射方向图发送至波束指向反馈与控制模块(101)；波束指向反馈与控制模块(101)：接收由探测模块(103)传来的远场辐射方向图，并判断远场辐射方向图与目标波束方向图中主波束指向角度的差值是否大于预定值，并在所述差值大于预定值时生成辐射波束指向指令。2.根据权利要求1所述的一种光相控阵宽角扫描测试系统，其特征在于，探测位置调节模块包括圆环轨道模块(104)，半径调节模块(105)和高度调节模块(106)；圆环轨道模块(104)用于带动探测模块(103)沿以光相控阵发射模块(102)为圆心的圆环路径转动；半径调节模块(105)用于调节探测模块(103)与光相控阵发射模块(102)的距离；高度调节模块(106)用于调节探测模块(103)的高度；探测模块(103)安装于高度调节模块(106)上且可沿高度调节模块(106)进行上下移动；半径调节模块(105)为一端连接光相控阵发射模块(102)的直线型轨道，高度调节模块(106)可沿半径调节模块(105)滑动，实现探测模块(103)与光相控阵发射模块(102)距离的调整；圆环轨道模块(104)带动半径调节模块(105)另一端进行以光相控阵发射模块(102)为圆心的圆周运动，进而带动探测模块(103)沿以光相控阵发射模块(102)为圆心的圆环路径移动。3.根据权利要求2所述的一种光相控阵宽角扫描测试系统，其特征在于，圆环轨道模块(104)为以光相控阵发射模块(102)为圆心的圆环形，圆环轨道模块(104)上设有用于指示角度的刻度，圆环轨道模块(104)与半径调节模块(105)另一端固定连接，通过电机驱动圆环轨道模块(104)旋转，进而带动半径调节模块(105)另一端进行以光相控阵发射模块(102)为圆心的圆周运动；所述半径调节模块(105)为一维电动导轨；所述高度调节模块(106)为一维电动平移台。4.根据权利要求1所述的一种光相控阵宽角扫描测试系统，其特征在于，所述光相控阵
发射模块(102)包括激光器(201)，偏振控制器(202)，光相控阵(203)，多通道电流/电压控制器(204)和反射镜(205)；偏振控制器(202)接收由激光器(201)发出的光，调整光的偏振态后将光耦合至光相控阵(203)中；多通道电流/电压控制器(204)接收由波束指向反馈与控制模块(101)传来的辐射波束指向指令，根据辐射波束指向指令向控制光相控阵(203)中各光天线的移相单元提供电流/电压；光相控阵(203)接收由偏振控制器(202)传来的光，光相控阵(203)中各光天线的移相单元在所述电流/电压的作用下改变光的相位，实现波束的定向发射；光相控阵(203)发射的波束经反射镜(205)发送至探测模块(103)。5.根据权利要求1所述的一种光相控阵宽角扫描测试系统，其特征在于，所述探测模块(103)包括光学镜头和相机；相机的探测面位于光学透镜的焦平面上，光相控阵发射模块(102)所发射波束经光学镜头聚焦后到达相机，相机捕获远场辐射方向图。6.一种光相控阵宽角扫描测试方法，其特征在于，包括如下步骤：s1光相控阵发射模块(102)向自由空间中辐射无定向波束；探测模块(103)移动到任意位置，并将该位置相对于光相控阵发射模块(102)的方位角记为0
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，获取波束的远场辐射方向图并发送至波束指向反馈与控制模块(101)；波束指向反馈与控制模块(101)根据波束的远场辐射方向图控制探测位置调节模块，在方位角为0
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时校正探测模块(103)的高度及探测模块(103)与光相控阵发射模块(102)的距离；将采集路径确定为以光相控阵发射模块(102)为圆心，校正后探测模块(103)到光相控阵发射模块(102)的距离为半径的圆环形路径；s2波束指向反馈与控制模块(101)根据输入的预期波束指向角度θ生成位置调节指令；探测位置调节模块接收由波束指向反馈与控制模块(101)传来的位置调节指令，根据位置调节指令带动探测模块(103)沿采集路径到达方位角为θ的指向角优化位置；s3设置辐射波束指向指令的初始值为随机；s4波束指向反馈与控制模块(101)向光相控阵发射模块(102)发送辐射波束指向指令；光相控阵发射模块(102)接收由波束指向反馈与控制模块(101)传来的辐射波束指向指令，向相应方向发射波束；s5探测模块(103)在指向角优化位置获取光相控阵发射模块(102)所发射波束的远场辐射方向图，并将所述远场辐射方向图发送至波束指向反馈与控制模块(101)；s6波束指向反馈与控制模块(101)接收由探测模块(103)传来的远场辐射方向图，并根据远场辐射方向图与目标波束方向图中主波束指向角度的差值执行以下步骤：当远场辐射方向图与目标波束方向图中主波束指向角度的差值大于预定值，生成辐射波束指向指令，并返回步骤s4；当远场辐射方向图与目标波束方向图中主波束指向角度的差值小于等于预定值，完成光相控阵发射模块(102)波束指向角度优化；s7波束指向反馈与控制模块(101)根据输入的初始采集角度α1和终止采集角度α2生成位置调节指令；探测位置调节模块接收由波束指向反馈与控制模块(101)传来的位置调节
指令，根据位置调节指令带动探测模块(103)以采集路径上α1对应的位置为起点、以采集路径上α2对应的位置为终点、沿采集路径以2δ角度为采集间隔获取光相控阵发射模块(102)所发射波束的远场辐射方向图；s8将步骤s7中采集的多幅远场辐射方向图拼接后得到光相控阵发射模块(102)的波束指向角度为θ时，在α1～α2范围内远场辐射方向图。7.根据权利要求6所述的一种光相控阵宽角扫描测试方法，其特征在于，所述步骤s1的具体方法为：s1.1探测模块(103)移动到任意位置，并将该位置相对于光相控阵发射模块(102)的方位角记为0
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，光相控阵发射模块(102)向自由空间中辐射无定向波束，探测模块(103)获取所述无定向波束的远场辐射方向图，并将无定向波束的远场辐射方向图发送至波束指向反馈与控制模块(101)；s1.2波束指向反馈与控制模块(101)接收由探测模块(103)传来的无定向波束的远场辐射方向图，根据无定向波束的远场辐射方向图控制探测位置调节模块在方位角为0
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时校正探测模块(103)的高度及探测模块(103)与光相控阵发射模块(102)的距离：波束指向反馈与控制模块(101)接收由探测模块(103)传来的无定向波束的远场辐射方向图，判断无定向波束的远场辐射方向图中，光斑分布区域是否位于探测模块探测面的中心：如果光斑分布区域位于探测模块探测面的中心，则探测模块(103)的校正完成；如果光斑分布区域不位于探测模块探测面的中心，将生成位置校正指令并发送至探测位置调节模块；探测位置调节模块接收由波束指向反馈与控制模块(101)传来的位置校正指令，根据位置校正指令带动探测模块(103)移动，直至光斑分布区域位于探测模块探测面的中心。8.根据权利要求6所述的一种光相控阵宽角扫描测试方法，其特征在于，所述步骤s7中，2δ等于探测模块(103)视场角。9.根据权利要求6所述的一种光相控阵宽角扫描测试方法，其特征在于，所述探测位置调节模块包括圆环轨道模块(104)，半径调节模块(105)和高度调节模块(106)；圆环轨道模块(104)用于带动探测模块(103)沿以光相控阵发射模块(102)为圆心的圆环路径转动；半径调节模块(105)用于调节探测模块(103)与光相控阵发射模块(102)的距离；高度调节模块(106)用于调节探测模块(103)的高度；所述步骤s1中，波束指向反馈与控制模块(101)根据波束的远场辐射方向图分别控制高度调节模块(106)和半径调节模块(105)，在方位角为0
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时校正探测模块(103)的高度及探测模块(103)与光相控阵发射模块(102)的距离；所述步骤s2中，探测位置调节模块接收由波束指向反馈与控制模块(101)传来的位置调节指令，根据位置调节指令通过圆环轨道模块(104)带动探测模块(103)沿采集路径到达方位角为θ的指向角优化位置。10.根据权利要求6所述的一种光相控阵宽角扫描测试方法，其特征在于，所述光相控阵发射模块(102)包括光相控阵(203)和多通道电流/电压控制器(204)；多通道电流/电压控制器(204)接收由波束指向反馈与控制模块(101)传来的辐射波束指向指令，根据辐射波束指向指令向控制光相控阵(203)中各光天线的移相单元提供电流/
电压；光相控阵(203)中各光天线的移相单元在所述电流/电压的作用下改变光的相位，实现波束的定向发射；所述步骤s6中，当远场辐射方向图与目标波束方向图中主波束指向角度的差值小于等于预定值，记录此时的远场辐射方向图s(θ)和多通道电流/电压控制器(204)向控制光相控阵(203)中各光天线的移相单元提供电流/电压。
技术总结本发明公开了一种光相控阵宽角扫描测试系统，扫描测试阶段波束指向反馈与控制模块向光相控阵发射模块发送辐射波束指向指令；向探测位置调节模块发送位置调节指令；光相控阵发射模块根据辐射波束指向指令发射波束；探测位置调节模块带动探测模块移动至其他各采集位置；探测模块获取远场辐射方向图并发送至波束指向反馈与控制模块；波束指向反馈与控制模块判断远场辐射方向图与目标波束方向图的中主波束指向角度的差值是否大于预定值。本发明还公开了一种光相控阵宽角扫描测试方法。本发明能够实现光相控阵的波束精确指向与远场方向图的360
技术研发人员：贺敬文 董涛 徐月 苏昱玮
受保护的技术使用者：航天恒星科技有限公司
技术研发日：2022.06.30
技术公布日：2022/11/1
