微波光子技术在数字阵列雷达中的应用探讨（特邀）

从国内外最新的数字阵列雷达发展趋势入手,总结了数字阵列技术向“宽带化、离散化、智能化、灵巧化”发展在调制自由度、信号特征处理、参数控制与算法加速方面亟待突破的问题,同时对比分析了微波光子处理的适配性及优缺点,以微波光子雷达实用化推进为目的,对光模数转换、光正交解调、光波形产生、光射频总线、轻薄化集成等微波光子技术在数字阵列雷达系统中的应用进行了展望。     

微波光子成像雷达技术发展综述

随着隐身化、无人化以及微型集群化目标的快速发展,精确获取目标形状和形态的情报需求,对微波成像雷达提出了大带宽和多频段的现实要求。得益于微波光子技术的低相噪、大带宽、宽调谐等显著优势,微波光子成像雷达技术已得到快速发展。本文对微波光子成像雷达研究现状进行了总结,对其典型系统架构和主要工作原理进行了研究分析,进一步结合系统能力优势给出了主要应用方向和相关成像实验结果,最后提出了进一步发展仍需解决的问题。     

基于微波光子倍频与去斜接收的宽带阵列雷达 （特邀）

微波光子雷达利用光子学方法实现雷达信号的产生与处理,具有突出的宽带工作能力,能显著提升雷达距离分辨率。为了提升雷达角度分辨能力并实现灵活波束控制,将微波光子雷达技术与阵列技术相结合是必然的发展趋势。目前研究较多的宽带阵列雷达采用光真延时技术克服宽带波束倾斜问题,通常面临复杂度高、灵活性差、延时精度有限等问题。近年来,基于微波光子倍频与去斜接收的宽带雷达收发架构得到了广泛关注,基于此技术构建的阵列雷达,在实现宽带工作的同时具备实时数字补偿与处理功能,为宽带阵列雷达的发展提供了新的思路。文中针对作者在此方面的最新研究进展进行了综述,在阐明基于微波光子倍频与去斜接收实现宽带雷达收发机理的基础上,介绍了构建宽带相控阵雷达的方法以及实现数字波束扫描与成像的性能。然后,将阵列形式扩展至多输入多输出（MIMO）形式,介绍了基于光波分复用技术实现宽带微波光子MIMO雷达的方法,并分析了微波光子MIMO雷达在目标探测与成像方面的性能。     

微波光子技术在雷达相控阵中的应用分析与展望

近年来,微波光子技术在雷达、通信和电子对抗中的应用得到了越来越多的关注。本文简单介绍了微波光子技术的发展情况和优势,对微波光子技术在雷达相控阵工程应用中存在的光电/ 电光转换损耗大、集成度低、通道一致性差、成本高昂等问题进行了探讨,给出了微波光子技术在雷达相控阵中三种典型的应用场景,并针对目前存在的问题,提出了促进微波光子雷达相控阵推向工程应用的关键技术,包括高效的电光/ 光电转换、高性能的射频光传输和光电混合集成等。希望通过关键技术的突破,促进微波光子技术在雷达相控阵中实现大规模工程应用。     

异质集成微波光子器件发展现状

微波光子学利用光子技术实现微波信号的产生、传输、处理及控制,可突破传统微波技术在带宽、传输损耗和抗电磁干扰等方面的瓶颈,提升雷达、电子战等信息系统的综合性能.激光器、电光调制器和光电探测器是微波光子技术中的三种核心光电子器件,其性能对微波光子链路的噪声和动态等指标具有决定性的影响,但基于分立器件的微波光子系统体积、重量较大,难以满足雷达、电子战等系统的阵列化需求,硅基异质集成技术以及高密度低损耗片上光传输互连技术是解决有源器件集成和无源器件集成的关键技术.文章介绍了用于微波光子的硅基激光器、电光调制器、光电探测器和波导的异质集成技术的发展现状,并探讨了集成微波光子技术的发展趋势.     

微波光子技术应用现状及趋势

详细介绍了微波光子技术的基本内涵、发展现状和技术优势.从雷达、电子战以及通信三大典型领域的发展历史详细介绍了微波光子技术的具体应用状况,全面分析了微波光传输与处理技术特征与电子信息系统性能提升的内在关系.结合电子信息系统的发展趋势和瓶颈问题,提出基于微波光子技术的解决思路,以期对未来微波光子技术的发展和应用方向提供有意义的指导.     

微波光子雷达逆合成孔径成像

微波光子逆合成孔径成像雷达,发挥光子大带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等优势,可以提升成像分辨率,并有助于构建分布式阵列雷达,实现精确的三维成像。本文介绍了中国科学院空天信息创新研究院在微波光子雷达逆合成孔径成像方面的成果。首先,搭建了微波光子雷达,基于光子倍频技术产生宽带雷达信号,基于光子去斜处理进行回波信号接收,系统工作在Ku波段,带宽600MHz,实现了对暗室内合作目标和外场非合作目标的二维ISAR成像。在此基础上,结合光射频传输技术和波分复用技术,搭建一发多收的微波光子光纤分布式阵列雷达,在实验室内实现了对3个角反射器的精确三维成像。上述试验结果验证了微波光子技术应用于雷达成像领域的可行性和提升系统关键性能的潜力。     

光学微腔在微波光子雷达系统中的应用

微波光子雷达通过光子技术辅助可突破传统电子技术瓶颈,实现光子系统集成化是未来微波光子雷达的必然发展趋势。具有超高品质因子的光学微腔得益于其独特的线性和非线性光学特性,可在极小的体积内实现宽带微波信号的光域调控,是集成微波光子雷达系统的关键核心元件,在微波光子滤波、光生微波信号、光子辅助信道化接收和光控波束形成等系统功能单元中都具有重要的应用价值,并且在未来太赫兹雷达、激光雷达等系统中也具有广阔的应用前景。     

微波光子集成芯片技术

微波光子集成芯片技术是微波光子雷达的重要支撑技术,不仅可以实现器件的多功能化,缩小微波光子雷达的体积,还可以大大提升微波光子雷达的稳定性与可靠性。该文介绍了目前常用的InP基、Si基和铌酸锂基等材料体系及其异质异构集成的光子集成芯片技术和可用于微波光子混合集成的光电集成芯片技术,并展望了未来发展趋势。      

微波光子超宽带信道化接收机综述

现代雷达信号朝着多格式、多频段、大带宽趋势发展,对电子战中雷达信号侦测提出了更大挑战,要求接收机具备大瞬时带宽、宽频谱覆盖以及高频谱分辨能力。微波光子技术因其具有低损耗、大带宽、抗电磁干扰、设备结构简单等优势,与超宽带信道化接收需求相匹配。本文从信道化接收机面临的需求与挑战出发,对众多微波光子信道化接收机技术方案进行简要梳理,然后介绍了目前微波光子信道化接收机技术发展方向。     

现代相控阵雷达天线波控技术研究

本文介绍了相控阵雷达天线波控系统的功能、原理、特点。并根据雷达技术的发展介绍了一种典型的现代相控阵波控系统的方案,同时汇总了一些在工程上会出现的难题并给出了相应的解决办法,最后指出了波控技术的发展趋势。     

光子时间拉伸相干雷达技术研究进展

雷达是实现目标探测与识别的主要手段.多功能、高精度、可重构和实时探测一直是雷达应用的发展趋势.电子技术的"带宽瓶颈"严重制约了雷达系统工作频率和带宽的提升,光子技术与生俱来的大带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等特性,使其成为突破电子"带宽瓶颈"和"照亮雷达未来"的关键使能技术.本文总结了国内外微波光子雷达系统的主要研究进展...     

数字阵列雷达发射多波束的若干关键技术

面向新一代多功能相控阵雷达对天线发射多波束技术的急需,本文在分析了雷达发射多波束特点的基础上,讨论了发射多波束技术在对地多功能监视雷达、防空反导多功能雷达和侦干探通多功能系统等领域的典型应用;梳理并总结了雷达发射多波束技术的研究历程和发展趋势;提出了单元级数字阵列雷达发射多波束的技术架构和实现方式,分析研究了单元级数字...     

基于OTHR的无源雷达系统及其关键技术

提出了一种利用天波超视距雷达照射作为外辐射源,舰载雷达接收海面回波来进行海面舰船和低空飞机等目标探测的无源探测系统。该系统可以对海面舰船、低空飞机等目标进行有效探测。文中着重分析了该雷达系统中可能存在的问题,如同步信号的获取,电离层反射带来的多径干扰抑制,阵元的幅相误差、舰船运动造成的导向矢量约束误差对天线阵列波束形成性能的影响,并给出了解决方案。仿真结果表明方法是行之有效的。     

相控阵雷达收发部件的新进展

从雷达发射机、接收机、天线三大方面,探讨了相控阵雷达的未来技术突破。发射机方面,介绍了全固态发射机技术、电真空发射机技术的发展情况;接收机方面,给出了接收机中光学ADC将对有源相控阵雷达的数字化起到推进作用的例子;天线方面,通过实例重点介绍了MEMS器件和技术、T/R组件低成本技术、射频光电子技术在相控阵天线中的应用情况。对相控阵系统开发与研究有积极意义。     

天地一体化雷达系统及其波束形成研究

提出了一种利用天波超视距雷达作外辐射源的天地一体化雷达系统,并利用该系统来对海面舰船、低空飞机等目标进行有效探测.讨论了该雷达系统中存在的问题,如同步信号的获取,电离层反射带来的多径干扰抑制,阵元的幅相误差、舰船运动造成的导向矢量约束误差对天线阵列波束形成性能的影响,并给出了解决方案,仿真结果说明方法是行之有效的.关键字:天地一体化;多波束;宽零陷;特征分解