基于硅基光子学的2维相控阵真时延网络

为了实现大规模2维相控阵天线的光学真时延系统, 采用基于硅基光子学的二进制硅基集成二进制光延迟线技术, 提出一种2维相控阵(N×N)真时延网络, 利用2维相控阵结构的对称性以及行延迟和列延迟的独立控制, 真时延网络的复杂度可以降低至(N-1)/2(N为奇数)或N/2(N为偶数)。理论分析了该时延控制方案和集成时延芯片的设计, 以8×8的2维相控阵为例, 设计实现了包含4种硅基二进制时延线的真时延芯片, 测量了该芯片的时延量, 并针对测量的时延量仿真分析了2维相控阵天线的波束扫描特性。结果表明, 该真时延网络能够满足相控阵天线波束指向要求(角度误差小于0.5°); 集成光学技术的采用减小系统的体积和成本。该研究为大规模2维相控阵天线的真时延网络实现提供了一种可行的方法。     

基于光子晶体光纤的宽带相控阵雷达多波束形成技术

提出了基于光子晶体光纤（PCF）的光学多波束形成网络,利用光子晶体光纤的高色散值和色散平坦特性实现了光学真延时（TTD）,并采用光波分复用技术形成了多个射频波束的独立控制和扫描。仿真结果表明,通过改变工作波长能够有效实现射频信号的相对延时,且延时差与理论计算值相符。     

基于微波光子的光学波束合成理论与仿真

光学波束合成技术是利用光信号作为载波携带射频信息而实现的一种新型的宽带射频波束合成技术,即用光信号来传输以及分配射频信号,实现射频信号的光波控制.文章介绍了基于微波光子的光学波束合成原理,重点介绍了光非相干和光相干波束合成架构,通过详细的理论公式推导以及软件仿真,表明上述两种光学波束合成架构可对多天线接收信号实现信号合成.针对目前大阵列天线单元系统对光学波束合成技术的迫切需求,利用光相干和非相干波束合成的各自优势,提出了一种适用于千量级天线阵列规模的光学波束合成架构,为光学波束合成技术在相控阵雷达、电子对抗等领域的应用提供解决方案.     

微波光子相控阵的技术分析与展望

该文探讨了相控阵雷达的发展需求,提出了基于微波光子技术的新型相控阵的架构形式和技术路线。针对其工程实现,凝练了当前所面临的主要科学问题和重大技术挑战,并对未来的研究工作和该领域的发展进行了展望。      

相控阵部分自适应波束形成收发算法

为减少大型相控天线阵的优化唯相权值的计算量,本文提出一种新的相控阵部分自适应波束形成的收发算法.它采用自适应部分地选择控制零点的控制阵元(PA),按照最大信干噪比原则,用部分唯相共轭梯度法计算各个阵元的优化唯相权矢量来减轻干扰的影响.模拟结果表明,当干扰数目小于阵元半数时计算性能有很大提高,同时天线远场模式的主瓣损失、波形变化及干扰方向零点深度与全阵自适应相比几乎没有变化.     

基于集成光频梳的新型微波光子应用 （特邀）

基于光学微腔的集成光频梳具有光谱宽、谱线间隔大、体积小等优势,为微波光子系统带来了新的发展机遇。近年来涌现了多种基于微腔光梳的微波光子应用,包括高质量微波信号产生、微波光子信号处理、真延时微波波束形成等,具有相位噪声低、可重构能力强、奈奎斯特带宽大等优异性能,展现了集成微腔光梳在微波光子领域的广阔应用前景。     

使用光纤光栅棱镜的相控阵天线光子波束形成器

本文第一次提出了发送／接收相控阵波束形成用的基于布喇格反射光栅的光纤棱镜实时延迟处理器的实测数据。在３．５ＧＨｚ带宽内获得的测量结果证明了高分辨力波束扫描和高线性的低噪声相位数据。     

硅基微波光子波束形成器研究进展

微波波束形成器是相控阵雷达、5G通信基站等射频发射系统中的核心器件。近年来硅基微波光子波束形成器以其带宽大、尺寸紧凑、重量轻、损耗低、抗电磁干扰等优势成为微波光子学中的研究热点之一。文章从微波光子波束形成的基本原理和性能指标出发,总结了近年来应用于微波光子波束形成器的多种集成可调光学真延迟线结构和波束形成网络架构,并介绍了微波光子波束形成系统集成芯片和自动化控制的最新进展,最后对硅基微波光子波束形成器的未来发展进行了展望。     

唯相相控阵自适应赋形收发波束形成

在大型窄带自适应相控阵列中,由于实际阵列的非理想化及处理随机分布的干扰时的各种误差,导致控制方向错误,包括控制方向角度错误和载频波动引起的错误,急剧地降低了阵列的性能。本文为减小控制方向错误,考虑在主瓣幅度波形在主瓣方向的导数为零的约束下,按最大信干噪比原则自适应地波束形成,获得优化的唯相权值,采用优化方法中的罚函数法,并结合共轭梯度和拟牛顿法来计算优化的唯相数值权向量。模拟结果表明,在相控阵列的有效自由度下,这种方法能够有效的对抗干扰,同时保持阵列的主瓣波束的幅度波形。     

相控阵天线中的光波束形成技术

光控相控阵的研究是相控阵天线研究的一个热点领域。本文介绍了相控阵天线中光波束形成的几个关键技术,以及天线扫描的控制、参考信号的产生和分配技术。     

相控阵雷达天线延时技术的发展

介绍了相控阵雷达天线在大扫描角及大瞬时带宽应用场景下延时补偿技术的发展概况。对天线阵列的波束色散现象以及延时补偿技术对天线方向图的影响进行了分析,并介绍了国内外的一些延时方案。依据延时实现架构,将其分为微波延时、表面声波延时、光延时以及数字延时四类。重点对微波延时的几种不同类型的实现形式进行了描述,并根据微波延时线实现载体的不同,分为GaAs 芯片、射频电缆、印制板和微同轴四种。另外,针对延时拓扑电路进行理论推导分析,说明单延时路径在电路设计上的优势,并分析了基态链路对延时路径的幅度、相位补偿和介质材料对延时量的误差引入。对相控阵雷达天线在大扫描角及大瞬时带宽应用场景下的延时补偿技术研究有一定参考价值。     

True Time Delay Scheme for X-band Phased Array Radar

The system of a true-time delay line for X-band and 8-unit phased array antennas is introduced. Changing the length of a chirp grating with piezotranslator（PZT）, the variable delay is obtained. The scheme is applied to X-band phased array radar whose searching data rate is 56/s. It is simulated that the beam squinting is influenced by the error of real time delay. The relation between the beamforming mode and its modifying volt is discussed.     

相控阵雷达与光控相控阵雷达

对在国际军备竞争中占据了重要地位的雷达作了全面的概述。针对传统机械扫描雷达扫描速度缓慢、精度低、可靠性不高等缺点引出了当今研究热点相控阵雷达，阐述了其工作原理及优缺点，并指出随着现代国际形势的发展传统相控阵雷达所暴露出的无法适应宽带宽需求的缺陷。在此情况下光控相控阵雷达应运而生，描述了光控相控阵雷达中的关键技术-光学真延时技术的原理，归纳了光学真延时技术的各种实现方案，并简述了国际上光控相控阵雷达的发展历程。     

基于OTTD的宽带相控阵空间色散补偿技术研究

从理论上分析了普通相控阵天线空间色散产生的原因,数值模拟了工作频率、波控角对空间色散的影响,对采用子阵光学真延时补偿相控阵天线空间色散的技术进行了理论分析和数值模拟。结果表明对于普通相控阵天线,当工作频率为8GHz、波控角为40°时,对应的波束偏移为13.5°,远远不能满足宽带、宽角度工作的要求,而采用光学真延时(OTTD)技术的相控阵天线,在工作频率为8GHz、波控角为60°时,波束偏移量不到2°,满足了宽带、宽角度工作的要求。     

光控相控阵雷达中的光纤延迟线

着重介绍了利用光纤的延迟特性实现光控相控阵雷达的实时延迟技术.设计了两种延迟阵列,并分别进行了试验验证,试验结果表明这两种延迟阵列各有利弊.综合考虑,方案2优于方案1.     

光控相控阵雷达发展动态和实现中的关键技术

本文讨论了光控相控阵雷达的原理和发展现状,介绍了光控技术在宽带宽角扫描相控阵雷达中的应用和优点,详细阐述了不同光实时延迟线(OTTD)的主要构成原理和技术特点,讨论了雷达微波信号的光调制技术和探测技术现状,指出了光控相控阵雷达技术可能的应用方向.文中重点讨论了光控相控阵雷达实现中需解决的关键技术,包括总体设计方案中的系统指标分配,雷达阵面结构设计时光器件温度特性的考虑,微波信号光纤传输中的幅相一致性、动态范围、非线性相位等,OTTD设计加工中的波束切换时间、插入损耗、隔离度、延时精度等.针对OTTD加工中难免存在的加工误差,文中提出了子阵OTTD与阵元移相器联合波控的方法.     

基于宽谱光源的光控微波延时技术

提出一种新型的基于宽谱光源和色散器件结合的光控波束形成网络(OCBFN)方案,与利用独立激光器的方案进行了比较,给出了该方案的工作原理和延时链路理论分析,并通过实验验证了该方案实现光控延时的可行性。实验中利用掺铒光纤放大器(EDFA)作为宽谱光源,10 km单模光纤(SMF)作为色散器件实现光路延时,可调谐光滤波器选择光路的工作波长,利用矢量网络分析仪产生微波信号并测量信号延时特性,在9.25~10.25 GHz微波频段中,实验测得的系统延时范围、延时精度及真延时特性(延时大小与微波信号频率无关)验证了基于宽谱光源的可调谐光控微波延时方案的可行性。     

光控相控阵雷达中的真延时技术

在介绍光控相控阵雷达相对于传统相控阵雷达的优势所在及其发展历程的基础上,阐述了光控相控阵雷达工作的基本原理和实现光控相控阵雷达的手段——真延时。介绍了现阶段国内外实现真延时的方法,通过归纳将真延时结构分为两类,具体分析了两类结构中各种真延时结构的组成、实现方法、工作原理以及现阶段运用在光控相控阵雷达中能够达到的性能指标。     

超声相控阵系统提高延时分辨率的研究进展

超声相控阵技术通过对超声阵列换能器中各阵元进行相位延时控制,获得灵活可控的合成波束及实现动态聚焦、偏转、声束形成等各种相控效果。精密聚焦延时是超声相控阵动态聚焦的核心,无论是在超声相控阵发射延迟控制还是接收延时补偿中,都需精确控制相位延时。该文介绍了国内外超声相控阵系统延时分辨率的发展历程和研究现状,并分析了各个方法的优缺点。