光控相控阵中的真时延技术
光控相控阵中的真时延技术
发表时间：2016-12-06T16:34:30.140Z 来源：《基层建设》2016年19期 作者： 王媛 董波 徐建军
[导读] 摘要：20世纪80年代随着计算机技术、信号处理技术、光电子技术以及器件、材料、工艺的发展,相控阵技术的研究取得了实质性的进展,采用光学控制手段实现雷达波束扫描的光控相控阵雷达的研究也被提到日程上来。
陕西黄河集团有限公司设计所 陕西西安 710043
摘要：20世纪80年代随着计算机技术、信号处理技术、光电子技术以及器件、材料、工艺的发展,相控阵技术的研究取得了实质性的进展,采用光学控制手段实现雷达波束扫描的光控相控阵雷达的研究也被提到日程上来。它不仅能克服传统相控阵雷达的缺点,还具有低损耗、
无波束偏斜、扫描角度大、瞬时带宽等优点。同时这一领域的研究对无线通信技术、光通信技术、光存储技术、天文学也将产生深远的影
响。本文分析了光控相控阵中的真时延技术。
关键词：光控相控阵；雷达；真时延技术；
为了提高相控阵雷达的抗干扰能力, 相控阵天线必须具有尽量大的带宽。要提高雷达对目标的分辨、识别能力, 解决多目标的雷达的成像问题, 相控阵雷达必须采用具有大瞬时信号带宽的信号。
一、工作原理
雷达微波信号外调制激光，将微波信号加载到光波上，之后，加载有微波信号的光波通过光纤传输，实现低损耗的天馈线。光波经过光环形器进入光延迟网络。进入光延时网络的光波，在经过波分复用器后，不同波长的光会进入不同的延迟通道。加载有微波信号的光波
经过光／电转换后，微波信号即被解调出来，经过电放大后，由天线阵列发射出去。接收时，天线接收到的微波信号经过低噪放大之后，
进行电／光转换，将微波调制到光载波，再进入光延时网络实现波束形成。进入光／电转换器，然后到达预处理单元。主要包括对微波信
号的低噪放大、滤波及下变频处理，将Ｘ波段的微波信号下变频到中频，然后进行采样及量化。之后进入数据处理单元，完成雷达对目标
的检测、识别等功能。在光控相控阵雷达的核心单元光延时网络部分，每一级延迟线包含Ｋ个光通道。单级延迟线结构由光开关、光环形
器、波分复用器、光纤延迟线和光纤反射镜组成。假设进
入波分复用延时网络的波长为，波长间隔均匀且为常
数Δλ。第一级光纤延迟线通道线间真时延迟为ΔＴ（１）＝Δτ。通过设计并精确制作光纤延迟线长度，使第二级延迟线单元通道间间形成的真时延迟为ΔＴ（２）＝２Δτ。依此类推，在第Ｎ级延迟线单元中通道间形成的真时延迟为ΔＴ（Ｎ）＝２Ｎ－１Δτ。将基本单元通
过环形器和光开关串联起来，形成连续、快速可调的多波长光波束成形延时网络。很显然，这种级数增长的延迟间隔，可以实现０～２
（Ｎ－１）逐次变化的共２Ｎ种延迟组合，大幅增加了延迟能力和形成波束的数目。
二.光控相控阵中的真时延技术
1.轻质低功耗的波束合成。光控微波波束形成器是下一代相控阵雷达和智能天线的核心技术，它通过控制阵列中各微波链路的相位差或真延时差，使各微波辐射源的辐射场在远场的特定方向产生干涉极大，达到定向发射(或接收)的目的，它具有体积小、重量轻、抗电磁干
扰、带宽大、无波束倾斜等优点。人们对于相控阵雷达和智能天线的研究催生了光控微波波束形成技术的相关研究。光控微波波束形成技
术是未来无线通信和军事领域的重要支撑技术，已成为各国研究计划的前沿课题与重点项目。目前，光波束形成技术应用主要包括以下几
个方面:一是利用光电子和光纤传输技术简化阵列(相控阵) 天线控制信号的传输或实现阵列天线的分体设计。二是利用光电子技术对阵列天
线的辐射单元或子阵进行幅度和相位控制。三是固态相控阵天线是相控阵天线技术的发展方向，T/Ｒ 模块的实现是关键。利用光电子技术
实现接收多波束网络。四是用于形成接收阵的 DBF 网络。五是利用光纤实现实时延时。六是用于常规阵列实现天线辐射孔径的幅相综合，
尤其是高精度的相位综合，从而达到设计单脉冲阵列、超低旁瓣阵列、宽带阵列以及特殊赋形波束阵列的目的。
2.射频信号的光分配技术。射频信号的光分配技术是指 ＲF 信号输入到 T/Ｒ组件之间的传输链路是通过光纤来实现的，特别是单模光纤网络在相控阵天线信号的分配中可以带来很多好处，比如说布局灵活，易于构造三维; 在同一光纤中将微波和数字信号混合传输，并且能
够实现实时延迟兼容，具有非常宽的带宽; 再次，对多种阵列信号是否能以波分复用技术用同一网络来分配，这是光控相控阵雷达要解决的
关键问题。
3.模拟信号传输技术。利用光子技术实现模拟信号的远距离传输，在满足低损耗要求的同时，能够避免相位漂移，实现大的动态范围以及低的噪声系数。对器件和制造工艺的要求比较高。要实现连续可调就必须有能实现多波长连续可调的高性能激光器,而且对色散光纤、平
面波导的制作以及光栅本身的刻制、精确定位、连接都要求有较高的工艺和操作水平。通过波分复用和解复用器或者一个定时单元就可以
将光载波传送到天线的发射端。
4.利用光子技术完成快速可调谐ＲF滤波。相控阵雷达工作频点可能需要根据战场实况进行自适应调整，为此可以选择滤波器组来实现，但是，一般的滤波器组具有体积大、质量大、功耗高等缺点不适于无人机等平台。希望基于光子技术的可调谐滤波器可以满足无人机
的需求。另外，如何利用光纤的灵活性在天线部署时实现相位稳定性，并且获得网内的低损耗和低色散也是光控相控阵雷达的关键技术之
一。希望在光的频域内实现天线波束形成所要求的移相操作，如此可以设想是否在将来能够实现在 L 和 X 两个波段同时工作的光电馈送的
相控阵天线。国外的一些机构已经开始了这方面的研究可以预测采用集成光学技术的真延时结构必将成为研究的一个热点。
光控相控阵天线由于具有尺寸小、重量轻、功耗低、大带宽、高精度、高隔离度、小型化和高密度的优点，未来将可能适用于天基预警平台、太阳能无人机、舰载多功能射频系统等。宽带、大动态射频光链路，时钟、本振信号阵面光传输，射频光纤拉远和超宽带相控阵
阵面光传输都将是光控相控阵发展的关键技术，这将大大提高未来雷达的性能。
参考文献
[1]张光义.相控阵雷达瞬时带宽的几个问题[J].现代雷达,2014,4:1- 10.
[2]黄章勇.光纤通信用新型光无源器件[M].北京: 北京邮电大学出版社,2014.
[3]何子述,金 林,韩蕴洁,等. 光控相控阵雷达发展动态和实现中的关键技术[J].电子学报, 2015, 33(12):2191- 2195.
用于相控阵雷达的啁啾光纤光栅延迟技术
文章编号：１６７２—８７８５（２００７）０６—００１１—０４
用于相控阵雷达的啁啾光纤光栅延迟技术
任国荣，周晓军，周建华
（电子科技大学光电信息学院，四川成都６１００５４）
摘 要：为了获得尽可能大的信号带宽和连续可调的时延差，本文设计了一个基于啁啾
光纤光栅和多波长激光器的延迟线。通过调制啁啾光纤光栅，实现了３３．６０ｐｓ到４５．６８ｐｓ
的连续可调时延差。将此延迟线应用在相控阵雷达中，实现了微波信号在１０ＧＨｚ带宽
范围内波束指向角从４７．３２。到９０．００。的连续控制。
关键词：啁啾光纤光栅；延迟线；调制 ’
中图分类号：Ｔ２０２ 文献标识码： Ａ
Ｃｈｉｒｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
ｆｏｒ Ｐｈａｓｅｄ－ａｒｒａｙ Ｒａｄａｒ
ＲＥＮ Ｇｕｏ－ｒｏｎｇ，ＺＨＯＵ Ｘｉａｏ－ｊｕｎ，ＺＨＯＵ Ｊｉａｎ—ｈｕａ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｏｐｔｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＵＥＳＴＣ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５４｝Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｗｉｄｅ ｓｉｇｎａｌ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｔｕｎａｂｌｅ ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ
ｉｎｅｑｕａｌｉｔｙ，ａ ｎｅｗ ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ ｌｉｎｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｃｈｉｒｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ｇｒａｔｉｎｇ ａｎｄ ａ ｍｕｌｔｉ—ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｌａｓｅｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．
Ｂｙ ｔｕｎｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈｉｒｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ｇｒａｔｉｎｇ，ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ ｉｎｅｑｕａｌｉｔｙ ｆｒｏｍ ３３．６０ｐｓ ｔｏ ４５．６８ｐｓ ａｒｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ．
Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ ｌｉｎｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａｓ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅａｍ ｐｏｉｎｔｉｎｇ
微波光子雷达技术综述
微波光子雷达技术综述
田跃龙;刘志国
【摘 要】传统的雷达系统受制于电子学速率瓶颈,在高速微波毫米波生成和采样等方面遇到很多问题.微波光子雷达运用光子学手段和合成器件,替代传统雷达系统中的一些关键部件,可以以光子学方法解决这些问题,生成雷达的射频发射信号,对射频信号进行上变频,对射频接收信号直接进行光采样,对射频信号进行下变频,对射频接收信号进行微波光子滤波,进行光学真时延控制,和用光子射频移相器替代传统移相器.文中对微波光子雷达这些方面的替代和改进分别进行了介绍,指出它们的优势,并重点对目前最新的光子学软件化定义相干雷达和多相干波段光子学相干雷达做了核心结构的分析.光控相控阵雷达和多相干波段光子学雷达以大带宽的优势,有望引领新一代雷达发展方向.
【期刊名称】《电子科技》
【年(卷),期】2017(030)005
【总页数】6页(P193-198)
【关键词】微波光子雷达;多相干波段光子学相干雷达;光子学上下变频;光采样;光学真时延;光子射频移相器
【作 者】田跃龙;刘志国
【作者单位】西安导航技术研究所雷达部,陕西西安710068;西安导航技术研究所雷达部,陕西西安710068
【正文语种】中 文 【中图分类】TN958
用传统的电子学方法，难以解决高速微波毫米波的生成、采样与其它一些问题。微波光子相控阵雷达具有大带宽、不受电磁干扰、质量轻、体积小、无相互辐射干扰的优势，有望革新各种军用雷达系统，特别是环境受限条件下雷达系统。单波段和多波段软件定义全相干雷达，具有大带宽，低功耗的优势，为相干脉冲多普勒处理提供稳定相位，还可以以最小的计算开销，通过多波段数据融合提高多倍的系统探测分辨率，实现可配置软件化定义信号生成，有望引领新一代雷达发展方向。
1.1 微波毫米波的光学产生方法
最简单的微波毫米波光学产生方法是光外差法[1]。微波光子雷达选择光外差法直接生成高频射频信号并直接发射，因其具有很多优势：频率可以很高，理论上只受光检测器带宽的限制；信号功率大；采用基带信号或中频信号来传输，色散效应小。因此，光外差法被广泛应用于光子学软件化定义相干雷达和多相干波段光子学相干雷达，有望引领新一代雷达，替换原有的电子上下变频方法。
色散光纤在X波段光控相控阵雷达技术中的应用
２０１２年４月 第３５卷第２期 舰船电子对抗 ＳＨＩＰＢ０ＡＲＤ ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣ Ｃ０ＵＮＴＥＲＭＥＡＳＵＲＥ Ａｐｒ．２０１２ Ｖｏ１．３５ ＮＯ．２
Ｏ 色散光纤在Ｘ波段光控相控阵雷达技术中的应用 江友平，梁 晶 （船舶重工集团公司７２３所，扬州２２５００１） 摘要：介绍了色散光纤在ｘ波段雷达信号的光控相控阵中的应用——光纤延迟线，建立了光控相控阵雷达通信系 统的模型，采用外调制的方法把微波雷达信号调制到光信号上，运用光学软件Ｏｐｔｉｗａｖｅ来建立光控相控阵雷达的仿 真系统。其结果可以为色散光纤在Ｘ波段光控相控阵雷达技术中的应用提供参考。 关键词：相控阵雷达；色散光纤；光纤延迟线 中图分类号：ＴＮ９５８．９２ 文献标识码：Ａ 文章编号：ＣＮ３２—１４１３（２０１２）０２—００４７—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ ｔｏ Ｘ－Ｂａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ Ｒａｄａｒ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ＪＩＡＮＧ Ｙｏｕ—ｐｉｎｇ，ＬＩＡＮＧ Ｊｉｎｇ （Ｔｈｅ ７２３ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＳＩＣ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｔｏ ｏｐｔｉｃａｌ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｒａｄａｒ ｉｎ Ｘ—ｂａｎｄ ｒａｄａｒ ｓｉｇｎａｌｓ——ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｄｅｌａｙ ｌｉｎｅ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｒａｄａｒ，ａｄｏｐｔｓ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｍｏｄｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒａｄａｒ ｓｉｇｎａｌｓ ｔｏ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｉｇｎａｌｓ，ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｏｐｔｉｗａｖｅ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｒａｄａｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｏｆｆｅｒ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｔｏ Ｘ ｗａｖｅ ｂａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ——ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｐｈａｓｅｄ ａｒ—－ ｒａｙ ｒａｄａｒ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｒａｄａｒ；ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ；ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｄｅｌａｙ ｌｉｎｅ 士 丘 为了提高相控阵雷达的抗干扰能力，经常采用 具有大瞬时信号带宽的信号来提高雷达对目标的分 辨力、识别能力和雷达成像问题。为了实现相控阵 雷达的宽带宽角度扫描，采用实时延迟线（ＴＴＤ）取 代常规相控阵雷达中的移相器，进行延时补偿Ｌ１］。 色散光纤在光纤延迟线信号处理中具有优越的 性能。根据需要，光纤延迟线可以被调整到所需要 的理想延时，并具有小型化、轻柔、带宽大、绝缘性 好、成本低等突出特点 ］。 光纤的特性 由于光纤的固有特性， 中传输同样的距离会产生 收稿日期：２０１１—１２一Ｏ７ 不同频率的信号在光纤 不同的延时，即光纤色 散嘲。常用时延差△ｒ来表示光纤色散程度。光纤 分为单模、多模光纤。在单模光纤中传输角频率为 Ｗ。的光波，它的群速度为 ］： 一ｄ ／ｄ卢 （１） 式中：∞为角频率；口为光波相位常数。 经过距离Ｌ后，时延为： ｒ—Ｌ／ 一Ｌｄｆｌ／ｄｗ （２） 对ｒ求导有： △ｒ一 一 掣０ｏ）△∞一 。△∞（３） ｃ【 。 式中：△ 为谱宽； 一ｄ２ｆｌ／ｄ 。称为群速色散。 将△ 换成波长形式的 ，对 一２Ｐ／Ａ求 导有： △ｃｕ一（一２Ｐｃ／ａ ） （４） △ｒ—Ｌ 一一 ２ 一ＤＬＡＡ（５）
光控相控阵雷达波束控制系统的设计
第２１卷第２期 ２００６年４月 成都信息工程学院学报 ＪＯＵＲＮＡｔ．ＯＦ ＣＨＥＮＧＤＵ ＵＮＩＶＥＲＳｌＴＹ ＯＦ ＩＮＦＤＲＭＡＴＩＯＮ ＴＥ（ ＮＯｌｆ．￣Ｙ Ｖ０１．２ｌ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２００６
文章编号：１６７１．１７４２１２００６｝０２．０１９０．０４
光控相控阵雷达波束控制系统的设计
韦善革， 韩春林
（电子科技大学电子工程学院，四川成都６１００５４）
摘要：光控相控阵雷达在子阵级别上引入光纤实时延迟线（Ｙｌｑ＇Ｄ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒｕｅ Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ）进行子阵级的延时 补偿，减轻了传统相控阵雷达因渡越时间和孑Ｌ径效应对信号瞬时带宽的限制，实现了宽带宽角扫描。光控相控阵 雷达通过其波控系统控制ＯＴＩ＇Ｄ和移相器的状态，实现波束快速、灵活扫描。在简要探讨光控相控阵雷达原理的 基础上，讨论了其分布式波控系统的设计方法，同时由于在ＯＴＩ＇Ｄ的设计中采用了新型光学器件，给出了波控系统 与ＯＴＴＤ的接口驱动电路的设计方法。 关键词：光控相控阵；光纤实时延迟线（（］ｒ几、【））；波控系统；光开关 中图分类号：ＴＮ９５８ 文献标识码：Ａ
１ 引言
为了提高抗干扰能力和分辨率、识别能力及解决多目标成像问题，要求相控阵雷达必须具有尽可能大的瞬时 带宽；为了解决因孔径效应而引起的对信号瞬时带宽的限制问题，传统上用微波延迟线进行延时补偿，但是微波 延迟线对信号衰减大，抗干扰能力差，体积大，存在诸多问题，因此近年来提出了光控相控阵的概念，即在子阵级 别上引入光纤实时延迟线ＯＴＴＤ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒｕｅ Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ）代替传统的微波延迟线，解决了以上问题。 在相控阵雷达中，波束控制系统具有极其重要的作用。它根据雷达主计算机提供的搜索空域数据，算出各天
线单元移相器所需的波束控制相位码，使天线波束指向预定空域。但是，与传统相控阵雷达不同，光控相控阵雷 达的天线波束指向由ＯＴＴＤ和移相器的状态共同控制，即波控系统不仅要给移相器提供相位码，而且还要给 ＯＴＴＤ提供搜索指定空域所需的波控相位码。课题组设计的ＯＴＴＤ以一种新型磁光开关为基本单元，根据波控 相位码选择磁光开关的输出通路，使ＯＴＴＤ切换到扫描当前空域所需的状态，这种磁光开关在控制方法上与传 统的移相器有所不同，采用ＴＴＬ电平的波控信号无法对其直接控制，因此有必要为其设计专门的驱动电路。提 出了基于光控相控阵的波控系统设计方法，波控系统的响应速度直接决定着相控阵雷达的性能，因此为了提高波 束扫描的速度，在设计中采用了分布式波控方案，并针对ＯＴＴＤ设计了专门的驱动电路。
基于压缩感知的光控相控阵波束形成方法
基于压缩感知的光控相控阵波束形成方法
顾福飞;傅敏辉;丛波;张群
【摘 要】针对光控相控阵在实现宽带宽角扫描时,所需要的光真延时器数目过多问题进行研究,提出了基于压缩感知的光控相控阵方向图形成方法.首先通过公式推导详细分析了影响光控相控阵波束偏移的因素,其次给出光真延时器稀疏排布方式,在此基础上基于压缩感知理论恢复出光控相控阵的方向图.所提方法能够在大幅减少光真延时器数目的条件下实现宽带宽角扫描.最后利用仿真实验验证了所提方法的有效性.%Too many Optical True Time Delayers (OTYDs) are needed when
optically phased array radar scans in wideband and wide-angle modes.To
solve the problem,a beam-forming method based on compressed sensing
is proposed for the optically phased array radar with sparse array.Firstly,the
factors affecting main-lobe deviation are analyzed in detail by formula
derivation.Secondly,a configuration of the sparse antenna array is
presented,on the basis of which,the pattern of the optically phased array is
restored based on the compressed-sensing ing this method,a
quite small number of OTTDs are required for wideband and wide-anle
基于压缩感知的光控相控阵波束形成方法 2
基于压缩感知的光控相控阵波束形成方法
顾福飞;傅敏辉;丛波;张群
【期刊名称】《电光与控制》
【年(卷),期】2017(024)011
【摘 要】针对光控相控阵在实现宽带宽角扫描时,所需要的光真延时器数目过多问题进行研究,提出了基于压缩感知的光控相控阵方向图形成方法.首先通过公式推导详细分析了影响光控相控阵波束偏移的因素,其次给出光真延时器稀疏排布方式,在此基础上基于压缩感知理论恢复出光控相控阵的方向图.所提方法能够在大幅减少光真延时器数目的条件下实现宽带宽角扫描.最后利用仿真实验验证了所提方法的有效性.
【总页数】4页(P70-73)
【作 者】顾福飞;傅敏辉;丛波;张群
【作者单位】中国卫星海上测控部,江苏江阴214430;中国卫星海上测控部,江苏江阴214430;中国卫星海上测控部,江苏江阴214430;空军工程大学信息与导航学院,西安710077
【正文语种】中 文
【中图分类】TN957
【相关文献】
1.基于光纤色散的X波段光控相控阵波束形成技术 [J], 张业斌;吴彭生;李琳
2.基于确知波形的宽带宽角相控阵发射波束形成方法 [J], 罗永健;俞根苗;张守宏;朱敏
3.基于匹配处理的相控阵数字波束形成方法 [J], 杨学惠;刘为伟;王成;鞠衍旭
4.结合压缩感知模型的稀疏阵列波束形成方法 [J], 陈力恒;马晓川;李璇;宋其岩
5.基于最优矩阵的超声相控阵压缩感知波束形成 [J], 詹湘琳;薛勇
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
基于真延时的时控阵雷达波束形成方法
基于真延时的时控阵雷达波束形成方法
陈小利;柏业超;张兴敢
【期刊名称】《数据采集与处理》
【年(卷),期】2013(028)004
【摘 要】提出一种基于真延时的时控阵雷达方案,并给出时控阵雷达波束形成方法.该方法对信号带宽内所有频率分量实现波程差精确补偿,实现阵元回波的精确延时,解决了宽带相控阵雷达孔径渡越和频率色散的问题.文中以宽带线性调频信号为例进行了仿真.仿真结果表明,基于真延时的宽带时控阵不存在宽带相控阵的孔径渡越和频率色散的问题,提高了宽带阵列的天线增益、方位分辨率和距离分辨率.基于真延时的时控阵雷达波束形成技术对调制信号波形没有要求,可用于各种宽带和超宽带雷达.%A timed array radar program based on real time delay is
proposed,followed by the method of beamforming of the timed array
radar.The proposed method compensates wave path difference precisely
for all the frequency components within the signal bandwidth,which
realizes the precise time delay for echoes and solves the aperture
transition and frequency dispersion of wideband phased array
radars.Simulations are carried out by using the broadband linear frequency
modulation signal.The results show that the broadband timed array based
基于载波相位测量的相控阵波束时延标定方法
计算机与网络技术论坛
基于载波相位测量的相控阵波束时延标定方法
翟江鹏1，尹继凯1，杨思佳2
（1.中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄050081；
2.北京卫星导航中心，北京100094）摘要：介绍了采用载波相位测量方法进行相控阵波束时延标定的工作原理及测试方法，构建了外场测试环境，开展了波
束时延测量。测量结果，表明载波相位测量方法的测量精度比伪距测量方法高出一个量级。通过载波相位测量数据，对影响测试结果的空间链路传输距离标定误差、转台臂长测量误差及信标天线指向误差进行了分析。关键词：载波相位测量；相控阵；波束时延；时延标定中图分类号：TN98文献标志码：A文章编号：1008-1739（2022）04-54-4
ZHAIJiangpeng1，YINJikai1，YANGSijia2(1.The54thResearchInstituteofCETC,Shijiazhuang050081,China;2.BeijingSatelliteNavigationCenter,Beijing100094,China)
Theprincipleandmeasurementsmethodontimedelaycalibrationofphasedarraywhichadoptscarrierphasemeasurementsisintroduced.Thetestenvironmentissetupandthetimedelaymeasurementiscarriedout.Testresultsshowthattheaccuracybasedoncarrierphasemeasurementsisincreasedbyoneorderofmagnitudecomparedwiththemethodofpseudorange.Thefactorswhichaffectthecarrierphasemeasurementsresultsuchasthecalibrationerrorofthedistance,themeasurementerroroftheturntablearmlengthandthedirectivityerrorofthebeaconantennaareanalyzed.carrierphasemeasurements;phasedarray;timedelayofbeam;timedelaycalibration
延时误差对光控相控阵天线性能影响的研究
延时误差对光控相控阵天线性能影响的研究
摘要：针对光控相控阵天线中光延时链路的延时误差问题，从子阵划分角度建立了一维均匀线阵最大波束偏移角的简化解析模型，分析结果表明延时误差最大允许值与波束目标指向角、阵元数无关，随工作频率的增大而减小。
关键词：光控相控阵 延时误差 工作频率
传统的相控阵天线由于采用了电移相器，天线的瞬时带宽受到了极大的限制[1]。光控相控阵天线通过采用光实时延技术（Optical True
Time Delay，OTTD），增大了相控阵天线的工作带宽，同时光延时线有着抗电磁干扰、低损耗和易于集成等优点[2]。自20世纪80年代以来，已经提出并实验验证了多种光实时延的技术方案[2]。光实时延技术的本质是将微波/射频信号调制到光载波上，在光域内实现时间延迟，因此光链路的延时误差必然会影响到光控相控阵天线的性能[3]。
该文从一维均匀线性光控阵列的方向图出发，由简化解析模型得出了确定延时误差最大允许值的方法，研究结果拟为光控相控阵天线的设计提供一个参考。
1 光控相控阵天线的方向图
如图1所示，对于N单元一维均匀线性光控发射阵列，分成m个子阵，子阵上采用光实时延技术；每个子阵内有n个阵元，子阵内采用移相器控制，即N=m×n。
天线的工作频率为f，阵元间距为d，设计波束指向为；上述线阵的天线方向图函数可以表示为[1]：
2 延时误差分析
2.1 简化模型的建立及结果
天线方向图性能可以通过波束偏斜角和旁瓣电平值来评价[1]；考虑到旁瓣电平值可以通过幅度加权等方式进行抑制[4]，在此我们主要关注主瓣偏斜角的大小。假设m条光延时链路的延时误差都在某一范围内随机变化；如，通过对（2）式计算机模拟可以得出：当前m/2个为，后m/2个为（假定m为偶数，≥0）；波束指向偏移最大；≤0时相反。
由此将相控阵天线模型进行简化为两个子阵构成，每个子阵均含有N/2个阵元，第一个子阵的延时误差量为，第二个子阵的延时误差量为。当工作频率不变时子阵方向图不变，因此可用该简化模型子阵因子的最大值指向定性的分析光控相控阵天线方向图最大值指向的变化趋势。 如图2，将两个子阵看成两个独立的“阵元”，其间距为Nd/2，相位差为
相控阵雷达天线延时技术的发展
相控阵雷达天线延时技术的发展
摘要：上世纪末，随着对抗和隐身技术的日益重要，以及低成本GaAs单片集成电路、微波表贴器件、低成本高速数字处理器等的发展，人们开始倾向于使用有源相控阵来实现快速波束扫描。
关键词：相控阵天线；延时技术；发展
随着应用需求的不断发展，开发高分辨率、宽覆盖、大瞬时带宽的相控阵雷达已提上日程。在宽带相控阵天线中，为提高天线频率响应以获得更好波束指向特性，要在天线射频链路中接入一个可调实时延时器，以补偿天线扫描孔径效应。天线延时器选择往往需从提高天线整体性能、系统复杂性与成本等方面进行综合权衡。当前，具有固定参考周期的实时延时器方案是相控阵天线在工程实现中插入实时延时器的常用方案。
一、相控阵雷达概述
相控阵雷达即相位控制电子扫描阵列雷达，其快速而精确转换波束的能力使雷达能在1min内完成全空域的扫描。其是由大量相同的辐射单元组成的雷达面阵，每个辐射单元在相位和幅度上独立受波控及移相器控制，能得到精确可预测的辐射方向图和波束指向。雷达工作时发射机通过馈线网络将功率分配到每个天线单元，通过大量独立的天线单元将能量辐射出去并在空间进行功率合成，形成需要的波束指向。
此外，相控阵雷达分为有源和无源两类。其实，有源和无源相控阵雷达的天线阵基本相同，二者主要区别在于发射/接收单元的多少。无源相控阵雷达仅有一个中央发射机、接收机，发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射单元，目标反射信号经接收机统一放大。而有源相控阵雷达的每个天线单元都配装有一个发射/接收组件，每个组件都能自己产生、接收电磁波，因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势。正因如此，也使有源相控阵雷达的造价昂贵，工程化难度加大，但有源相控阵雷达在功能上有独特优点。
二、子阵延时器和延迟补偿技术
子阵延迟器阵列天线接收到的信号经T/R通道放大后通过合成网络，然后进入子阵延时器进行增益补偿和延时，一定数量的有源子阵接收信号在合成后进入接收机。发射信号通过阵列网络分配到每个有源子阵，再进入子阵延时器进行信号放大延时，然后分配到每个T/R通道进行放大，由天线单元辐射出去。