光控相控阵雷达光延时技术研究
相控阵雷达研究现状与发展趋势
相控阵雷达研究现状与发展趋势随着雷达技术的不断发展，相控阵雷达作为一种新型的雷达技术，具有远距离、高分辨率、多目标探测等优点，在军事和民用领域都有着广泛的应用前景。
本文将对相控阵雷达的研究现状和发展趋势进行探讨。
相控阵雷达（Phased Array Radar）是一种由大量阵元组成的二维或三维阵列天线，通过控制每个阵元的相位和幅度，从而实现对空中或地面目标的扫描、探测和跟踪。
相比传统的机械扫描雷达，相控阵雷达具有较高的速度、灵活性和可靠性。
在研究方面，目前相控阵雷达主要集中在以下几个方向：首先，研究人员致力于提高相控阵雷达的探测性能。
相控阵雷达具有高分辨率和多目标探测能力，但在复杂电磁环境下，如多径效应、干扰等情况下，探测性能容易受到影响。
因此，研究人员在研究中提出了许多改善探测性能的方法，例如采用自适应波束形成技术、空时处理技术等，以提高相控阵雷达的探测能力。
其次，研究人员还致力于提高相控阵雷达的目标跟踪能力。
相控阵雷达具有较高的扫描速度，可以实现对多个目标的同时跟踪，但在高动态目标跟踪方面还存在一定的挑战。
因此，研究人员通过研究新的跟踪算法，提高雷达的跟踪性能，如采用多模型跟踪算法、粒子滤波算法等。
此外，研究人员还在研究相控阵雷达的抗干扰能力。
由于相控阵雷达的较高发射功率和较宽的工作频带，容易受到干扰的影响。
因此，研究人员在研究中提出了新的抗干扰算法和技术，如自适应干扰抵消技术、频谱域处理技术等，以提高相控阵雷达的抗干扰能力。
未来相控阵雷达的发展趋势主要体现在以下几个方面：首先，相控阵雷达将越来越广泛地应用于军事领域。
相控阵雷达具有较高的灵活性和可靠性，可以实现对多个目标的快速探测和跟踪，因此在军事领域有着重要的应用前景。
未来，相控阵雷达将越来越广泛地用于武器系统、预警系统等领域。
其次，相控阵雷达将越发追求高性能。
随着技术的不断进步，相控阵雷达将更加强调性能的提高，包括探测性能、跟踪性能、抗干扰性能等。
航空工业中的智能相控阵雷达技术研究
航空工业中的智能相控阵雷达技术研究一、引言现代的航空工业离不开雷达技术的支持，而相控阵雷达技术又是当今航空工业的一个热点研究方向。
随着科技的发展，智能相控阵雷达技术已成为航空工业占据制高点的一个重要手段。
本文将重点研究智能相控阵雷达技术的应用和发展，并探讨其在航空工业中的作用。
二、相控阵雷达技术概述相控阵雷达一般由一个或多个阵元组成，阵元通过相位差与发射信号一一对应，传输出来的信号在空间中相互叠加，形成一个特定方向的波束，控制波束的方向和形状。
这样，雷达可以在空间中精确定位距离、波峰角和方向等信息。
三、智能相控阵雷达技术的优势相较于传统的雷达技术，智能相控阵雷达技术具有如下优势：（1）捕获更多目标信息传统雷达只能获得拍摄物体的距离和速度等基本信息，而智能相控阵雷达技术不仅能精准掌握对方的方位和距离，还能捕获到更多的目标信息，如目标RCS的值，获取目标的大量特征参数等，从而提高对目标的识别能力。
（2）具有高性能、高灵敏度相比传统的机械式雷达，智能相控阵雷达技术具有更少的误报、更低的误判以及更高的灵敏度，可以在此类场合中充分发挥其优势，在定位特定目标方面具有举足轻重的作用，这也是其在实际应用中最受欢迎的原因之一。
（3）能快速处理数据智能相控阵雷达技术能够快速处理大量数据，因此在现代化军事装备中，其得到广泛的应用，其优越的数据处理能力，能够提高飞行器发射导弹的速度和强度，因此能快速发射导弹，并取得迅速而精准的打击效果。
四、智能相控阵雷达技术在航空工业中的应用智能相控阵雷达技术在航空工业中应用广泛，具有以下主要应用：（1）对飞行器进行拦截在全面提升我军作战能力的今天，我们需要越来越多的精密武器来进行有效的打击。
智能相控阵雷达技术正是针对这一需求而研发出来的，它能够在高速飞行中控制静态波束方向，从而实现对目标进行拦截。
（2）将目标标定到最优的攻击角度在进行打击时，航空器可以使用智能相控阵雷达对目标进行标定，将目标标定到最佳的攻击角度，从而提高攻击的精度和效率，实现打击精度要求的目标。
硅基光学相控阵技术研究
硅基光学相控阵技术研究
硅基光学相控阵技术是一种利用硅基材料制作的光学相控阵列器件。
光学相控阵（Optical phased array）是一种可以通过相
位调控来实现光束的快速定向和聚焦控制的技术，可以在纳秒级的时间内改变光束的方向和聚焦性质。
硅基光学相控阵技术的研究主要包括以下几个方面：
1. 硅基材料的特性研究：研究硅基材料的光学特性，包括折射率、光吸收系数、色散特性等。
这些特性对于实现光学相控阵的性能至关重要。
2. 相位调控技术研究：研究如何在硅基材料上实现相位调控，包括利用光电效应、热效应、电光效应等方式来调控光的相位。
通过调控光的相位，可以实现光束的定向和聚焦控制。
3. 光学相控阵器件设计与制备：研究硅基光学相控阵器件的结构设计和制备工艺。
这包括如何设计出合适的相控阵结构，以及如何在硅基材料上实现器件的制备和集成。
4. 光学相控阵系统研究：研究如何将硅基光学相控阵器件应用于光通信、激光雷达等系统中，实现光束的快速定向和聚焦控制。
这包括设计相应的光学系统、开发相应的控制算法等。
硅基光学相控阵技术具有体积小、功耗低、响应速度快等优点，可以在光通信、光雷达、光传感等领域有着广泛的应用前景。
目前，该技术还处于早期研究阶段，还需要进一步研究和发展。
关于相控阵雷达的调研报告
关于相控阵雷达的调研报告相控阵雷达调研报告一、引言相控阵雷达（Phased Array Radar）是一种使用大量小型天线单元组成的雷达系统，能够通过改变天线单元的相位和幅度来实现波束的控制和调整。
相控阵雷达因其快速扫描、高分辨率和多功能等特点，在军事和民用领域得到广泛应用。
本调研报告旨在探讨相控阵雷达的原理、应用和发展趋势等方面。
二、原理相控阵雷达通过改变天线单元的发射和接收相位以及振幅来控制波束方向和形状。
通过改变天线单元的相位，可以使电波在某一特定方向上相干相位叠加，形成狭窄的波束，从而提高雷达系统的定向性。
而通过改变天线单元的幅度，则可以调整波束的强度和覆盖范围。
相控阵雷达通过合理调整每个天线单元的相位和幅度，实现对雷达波束的控制和优化，具备高速扫描、多波束和多任务处理等能力。
三、应用1. 军事应用在军事领域，相控阵雷达被广泛应用于舰船、飞机和卫星等平台上，用于进行目标搜索、跟踪和导引等任务。
相比传统雷达系统，相控阵雷达能够实现快速扫描，提高目标探测的效率和准确性，并且具备较强的抗干扰能力，可以有效应对电子对抗。
此外，相控阵雷达还能够实现多个波束同时工作，可以用于实施多个目标的跟踪和导引，在战场上具备更强的战术灵活性。
2. 民用应用相控阵雷达在民用领域也有广泛的应用。
其中最典型的例子是航空交通管制雷达系统，用于监测和引导飞行器。
相控阵雷达能够扫描更广的空域，并实现目标的精确定位，提高空中交通的安全性和效率。
此外，相控阵雷达在气象预报、地质勘探、边防监控和环境监测等领域也有广泛应用。
四、发展趋势1. 小型化随着技术的进步，相控阵雷达系统逐渐趋向小型化。
传统相控阵雷达需要大量的天线单元来形成波束，占用空间较大。
而随着微电子技术的发展，现代相控阵雷达凭借集成电路和微小天线单元的技术，实现了更小型化的设计，可以适应更多场景需求。
2. 多波束和多任务处理能力相控阵雷达具备多波束和多任务处理能力，可以同时对多个目标进行跟踪和导引。
《光控相控阵雷达中光子射频移相器的研究》范文
《光控相控阵雷达中光子射频移相器的研究》篇一一、引言光控相控阵雷达技术作为现代雷达探测领域的核心技术之一，在国防安全和民用领域都有着广泛的应用。
而其中，光子射频移相器作为光控相控阵雷达中的关键器件，对于雷达的性能提升起着至关重要的作用。
本文将针对光子射频移相器在光控相控阵雷达中的应用进行深入研究，探讨其工作原理、性能特点以及应用前景。
二、光子射频移相器的工作原理光子射频移相器是一种利用光子技术实现射频信号相位调节的器件。
其工作原理主要基于光电效应和光子操控技术。
当光子射入移相器时，通过特定的光学结构，使光子与射频信号相互作用，从而实现对射频信号的相位调节。
移相器的相位调节范围和精度取决于光学结构的设计以及光电转换技术的性能。
三、光子射频移相器的性能特点光子射频移相器相比传统的电控移相器，具有以下显著的性能特点：1. 宽带宽：光子射频移相器的工作频率范围广泛，能够适应不同频段的雷达系统。
2. 高精度：光子射频移相器能够实现高精度的相位调节，提高雷达的探测精度和分辨率。
3. 低损耗：光子射频移相器的传输损耗较小，有利于提高雷达的能量利用效率和探测距离。
4. 快速响应：光子射频移相器具有快速的响应速度，能够满足雷达系统对实时性的要求。
四、光子射频移相器在光控相控阵雷达中的应用在光控相控阵雷达中，光子射频移相器被广泛应用于天线阵列的相位控制。
通过精确控制每个天线单元的相位，可以实现波束的扫描、聚焦和形状控制，从而提高雷达的探测性能。
此外，光子射频移相器还能够提高雷达的抗干扰能力和目标识别能力，为雷达系统提供更加可靠和准确的探测信息。
五、研究进展与挑战目前，光子射频移相器的研究已经取得了显著的进展，其在光控相控阵雷达中的应用也越来越广泛。
然而，仍存在一些挑战需要克服。
例如，如何进一步提高移相器的相位调节精度和稳定性、如何降低其成本和体积等。
为了解决这些问题，需要进一步加强相关技术的研究和开发，推动光子射频移相器的进一步发展和应用。
相控阵雷达信号处理技术研究
相控阵雷达信号处理技术研究一、前言随着无人机、导弹、飞机等高速飞行器的出现，对雷达探测技术提出了更高的要求。
传统雷达受信号处理能力的限制，难以精确地定位高速飞行器，如此一来，相控阵雷达应运而生。
相控阵雷达通过对发射的多个天线阵列的合理控制，实现在固定的时间内扫描大範围的目标区域并获得目标详细信息的目的。
在使用前，需要对相控阵雷达信号处理技术进行深入研究，使其成为更可靠、更有效的雷达探测手段。
二、相控阵雷达信号处理技术相控阵雷达是利用大量同步工作的单元天线阵列来形成发射波束和接收波束的技术，具有较好的方向性、抗干扰能力、低成本等优点，实现了雷达提高目标检测，追踪、识别、辅助制导及避免干扰等目的。
相控阵雷达信号处理技术是实现该目标的基础。
1.波束形成技术波束形成技术是相控阵雷达的核心技术之一，其主要任务是根据天线阵列的位置、方向、相位等信息，将接收到的回波信号进行复合，形成一个高度指向性的波束，锁定目标并获得目标信息。
波束形成技术的实现需要至少两个天线阵列，每个天线阵列可以向目标发射一次射频脉冲。
通过计算回波信号中各个信号波的相位、幅度等信息，重构出实际目标的衍射面，进而生成方向性很强的波束。
2.信号经纬度补偿技术在相控阵雷达采集到回波信号后，需要对其进行加工处理，使之尽可能地准确反映目标的信息。
信号经纬度补偿技术就是对采集到的回波信号进行补偿，以达到最佳效果的技术。
在信号经纬度补偿技术中，首先要找到最大回波信号点的位置，并以此为中心进行补偿。
其次，还要对信号进行动态压制，去除杂波和干扰信号对检测结果的影响。
因此，信号经纬度补偿技术为相控阵雷达的高精度目标定位提供了有力的工具。
3.目标建模技术相控阵雷达在获得目标信号后，要对其进行建模，以便更好地了解目标的细节信息。
目标建模技术是在目标信号的基础上，通过多种建模算法，提取目标的特征，形成完整的目标模型，从而实现对目标物的高精度检测、跟踪、识别和定位。
相控阵雷达原理实验报告
相控阵雷达原理实验报告相控阵雷达（Phased Array Radar）是一种利用相控阵技术的雷达系统。
相控阵技术通过使用阵列天线，能够实现快速改变雷达波束的方向性和形状，以及实现快速波束扫描，从而提高雷达系统的性能和灵活性。
本实验报告将详细介绍相控阵雷达的原理、应用以及实验过程和结果。
一、相控阵雷达的原理1. 相控阵原理：相控阵雷达系统主要由阵列天线、接收发射模块、信号处理模块和控制模块等组成。
阵列天线是由多个具有不同相位的天线单元组成的，通过控制各个天线单元的发射相位和幅度，可以实现对雷达波束的控制。
2. 波束扫描：相控阵雷达可以通过改变各个天线单元的相位，实现对雷达波束方向的改变。
当各个天线单元的相位相同，波束将在指定方向上形成高增益，捕捉到目标返回的信号。
通过改变相位，可以实现快速波束扫描，从而实现对目标的跟踪和定位。
3. 空时采样：相控阵雷达通过采样各个天线单元接收到的信号，在空间和时间上进行处理。
通过对不同天线单元接收到的信号进行相加、相减和加权，可以实现波束的形状控制和抑制干扰，提高雷达系统的性能。
二、相控阵雷达的应用相控阵雷达具有快速波束扫描、高增益、抗干扰等特点，广泛应用于军事和民用领域。
1. 军事领域：相控阵雷达在军事领域中用于飞机、导弹、舰船和陆地防空等系统中。
通过快速波束扫描和目标跟踪，可以实现对目标的定位和追踪，提高作战的精确性和反应速度。
2. 民用领域：相控阵雷达在民用领域中用于气象监测、空中交通管制、地质勘探和无人机监测等。
相比传统雷达系统，相控阵雷达具有较高的分辨率和抗干扰能力，能够实现更精确的监测和控制。
三、相控阵雷达实验本实验主要通过搭建相控阵雷达系统，实现对目标的定位和跟踪。
1. 实验器材：需要准备的实验器材包括阵列天线、接收发射模块、信号处理器、控制器和目标模拟器等。
2. 实验步骤：(1) 搭建相控阵雷达系统：按照实验器材的连接方式，将阵列天线、接收发射模块等组件连接到信号处理器和控制器上。
相控阵楔块延时校准
相控阵楔块延时校准
相控阵楔块延时校准是相控阵雷达系统中非常重要的一个环节。
它主要是通过调整阵列中各阵元的信号延迟，来实现对声束的偏转和控制。
校准的过程如下：
1.首先，需要对相控阵列中的各个阵元进行编号，以便于后续的延时调整。
2.其次，通过高精度的时延测量设备，测量出各阵元信号的延迟时间。
3.根据测量得到的延迟时间，按照公式t=(d*sin(Theta))/v进行调整。
其中，d是阵元间隔，Theta是偏转方向与法向的夹角，v 是声速。
4.调整完成后，各阵元信号的延迟时间应满足声束偏转的要求。
5.最后，对调整后的延时进行验证，确保声束偏转角度达到预期效果。
需要注意的是，在进行相控阵楔块延时校准时，应确保设备的精度足够高，以避免因延时调整不准确导致的声束偏转误差。
同时，还要定期对延时进行重新校准，以消除由于设备老化或环境变化带来的影响。
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第３Ｏ卷第１期 航天电子对抗 ２９ 光控相控阵雷达光延时技术研究 李曙光，薛峰 （上海航天技术研究院第八Ｏ四研究所，上海２０１１０９）
摘要： 介绍光控相控阵雷达的基本组成，并提出可编程多通道光纤真时延迟网络结构。 制作开关控制的３级光纤真时延迟线结构，实现并验证８个扫描角度的可编程波束成形延迟 网络。以２ＧＨｚ微波信号进行测试，三级延迟线通道间微波相移间隔分别为０．１６ｎ、０．３２兀、 ０．４８７ｒ，通过开关控制与组合，实现０．１６兀相移量的Ｏ～７倍连续可调。最后仿真计算形成的波 束方向图。 关键词： 光控相控阵雷达；波分复用；光纤真时延迟线；光控波束形成 中图分类号：ＴＮ９７４ 文献标识码： Ａ
Ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｒａｄａｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉ Ｓｈｕｇｕａｎｇ，Ｘｕｅ Ｆｅｎｇ （Ｎｏ．８０４ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１１０９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｒａｄａｒ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｆｉｂｅｒ ｔｒｕｅ ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ ｌｉｎｅｓ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉ—ｃｈａａｎｅｌ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．３－ｓｔａｇｅ ＦＤＬｓ ｗｉｔｈ ＤＷＤＭ ａｎｄ ２×２ ＭＥＭＳ ｓｗｉｔｃｈｅｓ ｉｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｂｅａｍ ｆｏｒｍｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ ｗｉｔｈ ８ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｓｔａｔｕｓ ｉｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｗｉｔｈ ０．１６ｎ，０．３２Ⅱａｎｄ ０．４８ｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｓｔａｇｅｓ ｉｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｆｏｒ ２ＧＨｚ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｓｏｕｒｃｅ．Ｂｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｅｓ，０～７ ｔｉｍｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ０．１６ ７ｃ ｉｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｒａｄａｒ；ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；ｆｉｂｅｒ ｔｒｕｅ ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ １ｉｎｅｓ；ｏｐｔｉｃａｌ ｂｅａｍ ｆｏｒｍｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ
０ 引言 近年来，利用光学传输带宽大、损耗小、质量轻、体 积小、抗电磁干扰等优点，微波相移技术被广泛应用于 光控相控阵雷达中，成为世界电子对抗研究领域的研 究热点［１ ］。基于波分复用技术的光控相控阵雷达， 光载波波长数和相控阵天线子阵的数目对应，可以同 时控制多子阵延时，具有突出的优势和良好的性能。 多波长延时网络主要采用ＷＤＭ或光栅（空间光栅或 光纤光栅）实现。加拿大渥太华大学姚建平课题组在 利用光纤光栅进行光控相控阵雷达方面开展工作较 早［５ ］。利用分离排布的光纤光栅延迟网络结构，经 由啁啾光栅、布拉格光栅和单模光纤固定延迟相结合， 利用波分复用技术可以实现最高到１８ＧＨｚ的近 １０００ｐｓ的延迟。以色列特拉维夫大学的Ｍｏｓｈｅ Ｔｕｒ 收稿日期：２０１３—０９—２５；２０１３—１１—０７修回。 作者简介：李曙光（１９７８一），男，工程师，硕士，主要从事光控相控 阵雷达、激光雷达、雷达信号光处理等研究。 课题组于２００８年、２０１１年提出基于波分复用和光纤 真时延迟的技术［７ ］。该方案的核心是在波分复用器 不同的波长通道设置不同的延迟，利用光纤镀银端面 作为反射镜来实现微波延迟，波长通道问延迟间隔 约５０ｐｓ。 文献［７～８］采用分束器对不同延迟单元进行分 配，但是没有进行延迟组合。为了实现波束的连续扫 描，其延迟需要按照等差数列延迟量的方式进行分配。 该结构存在调节能力和延迟量有限等问题，不利于实 际应用。本文提出基于波分复用和光纤真时延迟技术 的多波长延迟网络的光控波束形成方案。该延迟网络 的基本单元由密集波分复用器（ＤＷＤＭ）的通道数与 需要相移控制的天线子阵数目相等。ＤＷＤＭ每个通 道采用Ｂａｃｋｗａｒｄ方式的延迟线，在通道延迟线尾端 利用法拉第旋转镜作为反射镜。ＤＷＤＭ通道间光纤 长度按照等差数列分布。为了实现更大的延迟量，将 该延迟单元进行级联，且级联的延迟间隔按照级数增 加，通过引入光开关进行控制与组合，实现不同级数的 ３０ 航天电子对抗 ２Ｏ１４（１） 延迟控制和波束形成。 １ 工作原理 图１为波分复用光控相控阵雷达原理架构。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。之后进人数据处理单元，完成雷 达对目标的检测、识别等功能。
图１ 光控相控阵雷达框图 在光控相控阵雷达的核心单元光延时网络部分， 本文提出的基于光纤真时延迟线的可编程多波长波束 形成网络结构如图２所示。该结构由Ｎ级延迟线构 成，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 。第一级光 纤延迟线通道线间真时延迟为△Ｔ（１）一Ａｒ。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△Ｔ（２）：２Ａｔ。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 △Ｔ（Ｎ）一２Ｎ＿ △ｒ。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柬成形延 时网络。很显然，这种级数增长的延迟间隔，可以实现 ０－－－２ －１ 逐次变化的共２ 种延迟组合，大幅增加了 延迟能力和形成波束的数目。
光开关 图２可编程多波长光纤延迟网络
２实验与验证 在验证实验中，采用４个ＤＷＤＭ、３个环形器、２ 个２×２光开关和２个２×１光开关组成３级的延迟网 络。设定△Ｌ一４ｍｍ（物理长度）进行延迟线的制作， 这样，第二级通道间长度差为８ｍｍ，第三级延迟线 ＤＷＤＭ通道间长度差为１６ｍｍ。制作过程中，分别制 作三个延迟单元，然后进行链路相连，实现可编程多波 长延迟网络。 利用光纤精密反射仪对制作好的ＤＷＤＭ延迟线 结构进行各通道延迟量的测量。图３为对应第一级、 第二级和第三级的延迟测量结果和线性拟合结果。通 过其斜率特征，可以方便读取三条直线的延迟间隔比 为１：２：４。内嵌图为第二级光纤延迟线测量结果， 其１６通道总延迟达到５９２ｐｓ，平均通道间隔约４０ｐｓ。
ｌ２００ ８００ 期 窨 ４００
Ｏ ２ ６ ｌＯ １４ 延迟线通道
图３ ＤＷＤＭ多波长三级光延迟线光学延迟测量 制作好适用于多波长相移的延迟网络之后，将微 波信号调制到光载波上，形成了多波长相控阵天线。 由于第一级延迟线通道问隔４ｍｍ，对应往返延时约 ４０ｐｓ，则对于本文采用的２ＧＨｚ微波信号来说，其相移 约为２８。。 以第一级延迟线单元为例，对１６个通道的微波相 移进行测量，测试原理图如图４（ａ）所示，１６通道微波 波形的测试结果如图４（ｂ）所示。从通道１开始，微波 波形以基本相等的相位间隔平移。对于２ＧＨｚ的微波 信号，第１４个通道相对于第１个通道即形成３６４。的 相移，因此从图４（ｂ）中可以看到第１５、１６通道的波形 ２０１４（１） 李曙光，等：光控相控阵雷达光延时技术研究 ３１ 功分器 射频…。厂。 ｝ 可调激光ｌ
臣 电光 调制器
１ ０ ０ ０ ０
同步触发 可编程波分复用 光纤真时廷迟网络
可调衰减器
光解复用器光电转换器 （ａ）微波相移网络测试框图
微波相移 （ｂ）第一级延迟线对应的１６通道微波波形测试结果
幕 延迟线通道 （ｃ）三级延迟线对应的ｌ６通道微波移相测试结果
图４第一级１６通道微波相移测试框图与结果 已经和其他通道的波形看起来几乎重叠。计算表明， 第一级中各个通道间延迟间隔为４０ｐｓ，在２ＧＨｚ的微 波信号调制下，其相移为：０．１６７，通道１到通道１６的 总相移超过２ 。三级相移单元的延迟测试结果如图４ （ｃ）所示，可以看到，它们均具有比较好的线性度，且三 条直线的斜率比为１：２：４，与设计的二进制光延迟 线是相符的。 利用４个光开关， 可以实现如表１所示 通道间延迟步进约 ４０ｐｓ、８个状态的 选通。 根据表１所形成 的８个状态，本文仿真 计算了１６个天线所构 成的阵列（对应于波分 复用的１６个波长通 道）能够实现的８个波 束，即实现了光控相控 阵天线的快速扫描，结
果如图５所示。 以图５（ａ）、（ｄ）和（ｈ）为例进行说明。图５（ａ）所示 为各子阵问相移间隔为零，故其形成波束指向０。位 置。图５（ｄ）为第一级、第二级打开状态，其通道问真 时延迟间隔为１２０ｐｓ，在２ＧＨｚ微波源情况下，对应微 波相移间隔为０．４８７。图５（ｈ）对应三级延迟线均打开 状态，其通道间真时延迟间隔为２８０ｐｓ，对应于２ＧＨｚ 的１．１２ ７【。 表１三级延迟线开关选通状态（１：开，０：关）
３ 结束语 本文介绍了光控相控阵雷达的基本组成和工作原 理，提出基于波分复用技术的可编程多通道光纤真时 延迟网络。制作了开关控制的３级光纤真时延迟线结 构，实现并验证了８个扫描角度的可编程波束成形延 迟网络。采用２ＧＨｚ微波信号外调制进行测试，三级 延迟线通道问微波时延间隔分别为４０ｐｓ、８０ｐｓ、 １６０ｐｓ，通过开关控制与组合，实现４０ｐｓ延时量的０～ ７倍连续可调。最后仿真计算了１６个天线单元形 成的８个波束方向图。不过，本文仅介绍了发射支路的
图５可编程８状态光控波束形成仿真模拟图 （下转第４６页）
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