基于微波光子收发共用真时延网络的相控阵波束合成

针对相控阵雷达宽带宽角波束扫描普遍存在的孔径渡越和波束倾斜的问题,提出了一种基于微波光子技术的相控阵波束形成网络系统,该系统采用收发共用的延时方式,在保证收发波束指向高度一致的同时也减少了系统的设备量。建立了16通道的收发共用的波束扫描系统进行实验验证,实现了X频段范围内的±30°的收发波束扫描,不存在波束倾斜现象,接收和发射波束指向高度一致,结合雷达系统分时收发工作的特点,可有效提升相控阵雷达系统的扫描探测能力。     

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。     

用于相控阵雷达的集成光学器件

用集成光学器件实现相控阵雷达天线的波束形成、控制和归零,有其独特的优点。本文介绍几种用于相控阵雷达的集成光学器件,包括:LiNbO_3集成光学功分器、电光相位调制器、大动态范围调制器和集成光学巴特勒矩阵。     

用于相控阵天线的光纤真延时技术

光真延时是对相控阵天线进行光控的一种重要手段.文章介绍用于相控阵天线的光纤真延时技术和各种真延时结构.     

硅基光学相控阵扇形天线优化设计

在光学相控阵芯片中,天线单元的性能直接决定了波导中光波能量向外辐射的效率。在此基础上,主要针对扇形结构天线进行优化设计,通过对扇形天线增加浅刻蚀区域和硅薄带的设计,对天线向下衍射损失以及背反射损失进行了抑制,大幅提高了天线向上衍射效率。此外,分别对提高向上衍射效率和减小设计尺寸的设计要求制定了设计方案,对于高衍射效率方案,天线向上衍射效率达到81.6%,向下衍射减少到4%,背反射减少到1.4%;对于小型化方案,天线向上衍射效率达到67.2%,向下衍射减少到5.6%,背反射减少到1.2%,大幅提高了光学相控阵芯片集成度及发射效率。     

阵元失效对相控阵天线绝对时延影响分析

相控阵天线的阵元失效会造成绝对时延等性能参数的恶化。利用相控阵天线阵列综合和群时延特性的原理,分析了天线阵元随机分布失效和子阵失效情况下,天线绝对时延随之变化的趋势。通过算例仿真可知,在阵元随机失效数学模型下,天线绝对时延受失效阵元分布形式和失效阵元数量因素影响较大,20%的阵元失效情况下时延偏差最大达到0.39 ns;在子阵失效数学模型下,靠近阵面中心位置,子阵失效会导致绝对时延出现较大偏差。分析结果及结论可用于实际相控阵天线绝对时延的修正。     

基于微环延时的宽带相控阵天线系统

微环作为一种典型的平面光波导回路,具有结构紧凑、性能可靠等特点,而用其制成的波导延时芯片集成度高、体积小,与其他光延时器件相比,更适合于贴近阵面安装。因此提出了一种基于阵元级微环延时、子阵级光纤延时的宽带相控阵天线系统,并在均匀线阵的情况下,对所提天线系统进行了数学建模和性能仿真。由仿真结果可知,与一般的阵元级移相、子阵级光纤延时的相控阵系统相比,所提系统能够更有效地满足电子对抗宽带宽角扫描的需求。     

卫星终端分布式相控阵天线时延估计方案

针对卫星终端分布式相控阵天线系统的传统时延估计方案存在的问题,研究了基于合成信号的多路时延估计方案,设计了简化方案的动态调整策略,仿真结果表明该方案能够有效地提升时延估计的性能,算法复杂度较低,同时添加动态策略的时延估计简化方案能较好地减小系统误差。     

用集成光学方法实现相控阵系统的幅相控制

提出了一种用集成光学方法发现了８单元相控阵系统幅相控制的构想，对这种方法进行了基本分析和讨论。     

L波段宽带相控阵天线真延时网络的设计

论述了宽带相控阵天线渡越时间对天线性能的限制,介绍了消除渡越时间影响的方法,设计了具体的实现方案,即真延时网络,并对该方案进行了仿真和测试。测试结果表明,在1.1~1.5 GHz的带宽内,功分器各端口驻波比小于1.22;微带线和同轴线的群时延具有良好的线性规律。该设计可以实现最小步进250 ps、最大延迟3 750ps的延时,可有效克服渡越时间的不利影响。     

Monolithic 3-D silicon photonics

A monolithic CMOS compatible process has been developed to realize vertically integrated devices in silicon. The method involves the implantation of an oxygen into a patterned silicon substrate to form buried guiding structures. These buried devices are separated from a surface silicon layer by an intervening layer of silicon dioxide formed through the implantation process. Photolithography and etching is used to define devices on the surface silicon layer. The method has been utilized to realize the vertically coupled microdisk resonators and a variety of microresonator-based integrated optical elements. A new method for extraction of the unloaded Q of a cavity from its measured spectrum is also described.     

相控阵天线全光移相网络

采用全光移相网络的光控相控阵天线具有使空间波束实现宽带宽角扫描的优势.传统相控阵天线受电移相网络的自身特性限制,瞬时应用带宽有限.系统分析了典型全光移相网络的技术特点,以及各个技术合适的应用方向和方案.     

平面相控阵天线波束控制技术

以平面相控阵天线为研究对象,在给出阵面天线方向图函数模型的基础上,详细描述了波控码的计算方法;分析了波束控制的系统架构,提出了查表法与分布式计算相结合的波控码计算方法,阐述了其软件处理流程,并与传统方法对比分析了该方法的技术优势.通过对阵面天线方向图的仿真分析,该方法可以控制波束指向,实现一维扫描与二维扫描、单向扫描与...     

激光相控阵与微波相控阵发射天线技术体制的比较

借鉴微波相控阵雷达技术,有的放矢加快探测型激光相控阵雷达的技术发展与应用,从仿学微波相控阵雷达发射天线基础知识入手,提出微波相控阵雷达发射天线与光纤激光相控阵发射天线可比较的部分技术参数;分析了光纤激光相控阵发射天线的技术要点与潜在能力,并立足现有研发水平对其系统功能与规模进行了预测;尝试对光纤激光相控阵与微波相控阵天线的技术特点与面临主要问题进行了论述;提出两者体系内互相配置,不仅有助于提高微波相控阵雷达在复杂电磁环境下对中近程高速、隐身和多目标的探测、识别与定位能力;同时也可适当减少激光相控阵对目标大范围区域搜索的压力的观点。     

Optical feed for a phased array microwave antenna

Microwave signals for all array elements in a phared array microwave antenna are simultaneously generated by spatial sampling of a moving sinusoidal interference pattern formed between two frequency-offset injection-locked laser diodes. The offset and radar frequency of 3.2 GHz were generated by a Bragg cell. A nearly distortionless antenna beam pattern and 180° steering are demonstrated in a linear seven-element array.     

Tracking error of phased array antenna

The tracking error of a phased array antenna between transmitting and receiving frequencies was measured by in-flight experiments using a geostationary satellite. The tracking error was found to depend on beam-scanning angle and the ratio of transmitting and receiving frequencies. Measured results agreed well with a theoretical prediction. An effective method to eliminate the tracking error is proposed     

宽带星载DBF相控阵天线设计与实现

针对低轨卫星通信天线波束"等通量"覆盖的赋形要求,采用遗传算法对天线阵列进行了多目标平衡优化综合.根据SHA阵和波束覆盖的空间旋转对称性,在波束空间和阵元空间内进行阵元分组,将波束形成矩阵自由度降为1/3,简化了遗传算法参数数量,为波束形成因子复用奠定基础.针对16波束宽带输入,利用DFT滤波器组、复用式波束形成网络、单音闭环校正等算法设计了分布式数字波束形成器和幅相校正单元,运算量降为原来的4.5%,节省硬件资源80%.最后首次完成了16波束61阵元星载DBF相控阵天线样机的研制,暗场测试结果表明波束增益达到等通量覆盖要求,验证了以上算法和工程设计的正确性与有效性.     

Highly scalable 2-D fiber collimator array based on an array of through-holes in silicon

A highly scalable 4/spl times/4 fiber collimator array with long collimation length has been fabricated by utilizing a two-dimensional array of precision-controlled through-holes in silicon. A fiber array and a lens array were prepared by precisely positioning corresponding fibers and lenses utilizing the holes in separate silicon substrates, and the two arrays were integrated to implement the collimator array. The achieved average angular pointing accuracy and positioning accuracy of the collimator array were about 0.1/spl deg/ and better than 2 /spl mu/m, respectively. At a distance of 10 cm from the collimator, the measured collimated beam size was 400 /spl mu/m with its full divergence angle of 0.18/spl deg/.     

多波束相控阵天线角度测量方法

在雷达、通信、测控等领域中,基于相控阵天线的幅度和差单脉冲测角技术是基本方法,但该方法通过旋转法向方向图去近似表示子波束方向图,并用一阶泰勒公式近似表示子波束接收信号幅度,从而带来非噪声因素误差,最终导致目标角度估计精度不高。为此,通过相控阵天线同时产生两个形状相同但相互独立的子波束,旋转波束指向中心轴方向的方向图函数来确定两个子波束的方向图函数,并用高阶泰勒公式对子波束接收信号幅度进行近似,从而减少误差。仿真和硬件测试结果表明所提方法能够有效提高测角精度。