光控相控阵雷达

由于孔径效应和孔径渡越时间的限制,传统的相控阵雷达难以在大扫描角下实现大瞬时带宽。把光纤技术应用于相控阵雷达,主要包括光纤延迟线形成相控阵雷达波束所需的相移、电光相控阵发射机中采用集成光学进行波束形成,用光纤技术进行天线的灵活遥控、利用光纤色散棱镜技术的宽带光纤实时延迟相控阵接收机等,可以在大扫描角下实现大瞬时带宽,在提高雷达的分辨率、识别能力、解决多目标成像、对抗反辐射导弹、简化结构、减小体积、重量、抗恶劣电磁环境、容易维护等方面有巨大的优势。由此形成的光控相控阵雷达目前具有重大的理论意义和实践意义。     

微波新技术在现代相控阵雷达中的应用与发展北大核心CSCD

随着应用需求的不断发展和变化,相控阵雷达朝着超宽带、多功能、高性能和高集成的方向发展。为了适应这些发展需求,微波技术作为相控阵雷达重要的技术基础,也必须不断向前发展。本文首先论述微波技术与相控阵雷达之间的关系;接着介绍微波新技术在现代相控阵雷达中的典型应用,涵盖新型相控阵天线技术、新型收发组件技术、高性能微波固态发射技术、高集成综合馈电网络技术、射频隐身技术和微波光电子技术等多个方面;最后分析微波新技术在相控阵雷达中的应用前景和发展趋势。     

利用相控阵雷达实现气象探测

短时临近气象预报需要天气雷达对天气目标进行定量测量,以便对天气现状以及发展趋势做出准确预判。相控阵雷达应用于气象探测,利用其多通道以及快速多变的波束扫描能力实现对天气目标的快速扫描,雷达系统设计采用实时在线标校的技术设计,能提高探测的可信度和气象产品的质量。文中在分析了气象探测原理的基础上,给出了微波相控阵雷达实现对气象目标定量探测的设计思路与技术要点。     

相控阵-MIMO雷达发射波束形成

对MIMO雷达提出了一项新技术——相控阵-MIMO雷达。该技术充分利用了MIMO雷达和相控阵雷达相干处理的优点,其实质就是把发射天线分隔成多个子阵,每个子阵发射相互正交的波形,通过设计每个子阵的加权矢量使天线在空间形成波束,并且每个子阵可以构成MIMO雷达模型。仿真分析表明：和相控阵和MIMO雷达相比,提出的相控阵．MIMO雷达具有更优越的性能。     

相控阵天线的光纤控制技术

文章介绍了相控阵天线的光纤控制技术。用光纤来控制相控阵天线的数字式微波移相器，从而实现波束形成和扫描。对于大面阵天线的控制，串并混合式光纤系统比单－串行或全并行光纤系统具有许多优点。在对控制信号分析的基础上，设计并加工了混合式光纤控制系统。理论分析和实验均表明，该系统具有极低的误码率，足以满足现代相控阵雷达的需要。     

固态有源相控阵雷达射频系统一体化近场测试

本文介绍了一种固态有源相控阵雷达射频系统(含天线、馈线、发射、接收分系统)微波暗室的一体化测试方法,可以大大提高固态有源相控阵雷达测试的工作效率并且具有较高的精度与可信度。     

相控阵技术在舰载雷达中的应用

相控阵技术是一种先进的雷达技术,可根据相位控制电子扫描雷达布阵。利用大量的个别控制的小型天线排列成天线阵面,每个天线都由独立开关进行控制。现代战争中,信息的重要程度不言而喻,雷达就相当于舰艇的眼睛和耳朵,在雷达技术不对等的情况下,舰艇只能如无头苍蝇一般不知所措。同时在航行过程中难免会遇到恶劣天气及敌方干扰,所以需要在复杂的环境中保证雷达的探测能力和分辨能力。本文对相控阵技术在舰载雷达中的应用进行了探讨,加强我军舰艇的抗干扰能力及作战能力。     

光控相控阵雷达发展动态和实现中的关键技术

相控阵雷达,即采用相控阵天线的一种雷达,而光控相控阵雷达则是综合采用光纤与相控阵天线的一种雷达。随着雷达技术的不断进步,越来越多新型雷达不断进入人们的生活,进入各个领域之中。本文围绕光控相控阵雷达对其发展现状、基本原理和实现中所涉及到的一些关键技术进行研究和探讨,通过研究以期让人们更进一步了解光控相控阵雷达。     

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.     

宽带相控阵雷达系统分析

基于雷达信号及其系统流程和对宽带、窄带的划分建议,首先归纳了传统窄带雷达系统的基本特征;然后从理论上详细分析了宽带相控阵雷达系统在天线辐射、目标反射、信号处理等方面不同于经典雷达理论的特征;最后,分析探讨了宽带相控阵雷达不同的信号处理方法及其探测性能。     

微波光子技术相控阵雷达天线现场校准系统

研究了基于微波光子技术的相控阵雷达天线现场校准技术。介绍了微波光子技术进行相控阵天线现场校准的基本原理,通过利用架设在相控阵天线阵面上的光学探针中的电光晶体的泡克尔斯效应,使得自探针反射的光学信号携带有天线单元的近场辐射信息,在将其进行光电转换后采用外差相干检测的方法来获得信号中所携带的天线单元的幅相信息,便可实现对天线阵面天线单元辐射场信息的快速检测,实验验证系统的电场幅度和相位测量精度可以分别达到0.3 dB和2,同时该方法对被测天线单元具有侵入性低、抗干扰能力强、体积小等优点,满足相控阵天线现场校准的实际需要,具有很强的工程实用价值。     

相控阵雷达光纤传输系统的设计与实现(本期优秀论文)

针对相控阵雷达天线单元和信号处理机之间的数据传输,设计了一种光纤传输系统,它可代替传统电缆的传输方式.系统采用模块化的光纤传输适配器,具有可扩展性.论述了系统的总体结构、光纤传输适配器和传输协议的设计方法.提出了一种同源时钟的方法,来解决光纤传输相控阵雷达系统同步信号的问题.该系统在实验过程中工作良好,在相控阵雷达系统中具有很大的工程意义.     

Use of direct-modulated/gain-switched optical links inmonopulse-type active phased array systems

With the advance of high speed laser technology, optical interaction with microwave circuits has become highly viable. Such interaction is advantageous as the fiber is low-loss, lightweight, and immune to electromagnetic interference. In this paper, interaction of direct-modulated and gain-switched optical links with active antenna phased array systems is demonstrated. In the direct-modulated optical system, the RF signal directly modulates the DFB laser. In the gain-switched optical system, the laser is gain-switched to function as a RF frequency doubler. The modulated signal is transmitted via an optical fiber and recovered at the receiving end by a high-speed photodetector. The recovered RF is then injected into the active antenna phased array systems as an injection-locking reference signal. Two active antenna systems are used for this demonstration: beam-switching and Doppler transceiver     

光控相控阵天线中的光实时延时技术

讨论了光电子技术在宽带宽角扫描相控阵雷达中的应用和优点,介绍了光控相控阵天线的工作原理和发展状况,详述了不同光实时延时线(OTTD)的主要实现方法和技术特点,着重分析了一种可实用的基于光纤和光开关切换的OTTD的设计方法,并讨论了OTTD的性能指标对天线系统性能的影响,最后给出了在子阵OTTD和阵元移相器联合波控方法下的近场实验测试结果,验证了OTTD对相控阵天线宽带宽角扫描性能的改善.     

光学相控阵技术发展概述

截至目前,光学相控阵技术已经发展了70多年,针对不同的应用方向,发展出了液晶、MEMS、光波导、相干合成等多种器件和技术方案,在激光雷达、空间光通信、高亮度激光产生、合成孔径探测等应用领域获得了初步应用。光学相控阵技术通过对光束阵列中单元光束相位的控制,从而实现阵列光束等相面的重构或精密调控,具有系统体积质量小、响应速度快、光束质量好等优点。首先介绍了光学相控阵的工作原理,然后从激光发射和远距离成像两方面对几种主流相控阵技术的发展现状、应用方向及发展趋势进行了综述,最后给出了笔者的一些思考与建议。     

The use of optically coherent detection techniques for true-timedelay phased array and systems

We analyze a true-time-delay, optically controlled phased array antenna system whereby beam forming is accomplished using a large number of antenna elements that can receive any of several different microwave true-time-delays via the use of coherent optical carriers transmitted through a single fiber. The transmitter and receiver architectures are described in detail. We present calculations for the signal-to-noise ratio (SNR), the signal-to-interchannel interference ratio (SIR) and dynamic range (DR) of one channel for various modulation-demodulation schemes (i.e., AM-heterodyne, FM, PM). We show for an example system that can accommodate 128 antenna elements and provide 128 different delays (7 bits), assuming AM modulation with a bandwidth of 1 MHz, a transmitter power of -5 dBm and a laser linewidth of 10 MHz, we can obtain DR≃50 dB for one channel using a channel separation twelve times of that of the microwave frequency (f_m). For the FM scheme, DR≃60 dB can be obtained for one channel with a laser linewidth of 1 MHz, a FM modulation index of one, and a channel spacing of about 13f_m. With a local oscillator laser tuning range of 100 Å, the system can provide seven-bit resolution for a 128 element antenna array. It is found that coherent optically controlled phased array antennas provide improved controllability over direct detection method, and can have the SNR, SIR and DR that meet the stringent requirements of modern high resolution microwave antenna systems     

An optically driven phased array antenna utilizing heterodynetechniques

An optically driven phased array antenna system that utilizes heterodyne techniques to generate the microwave carrier frequency and phases is proposed. The heterodyning at each antenna element requires three injection-locked lasers. The microwave carrier frequency is determined by the order of the modulated sideband used in the injection-locking scheme. A design is also presented for an integrated optical fast Fourier transform (FFT). This device can perform the necessary phase processing for both beam steering and detection-of-arrival angle. Recent results on the noise properties of injection-locked semiconductor lasers are applied to the proposed antenna system. The effect of noise on the gain, signal-to-noise ratio, and the bandwidth of the antenna system is examined. It is shown that the performance degradation of the system, due to the noise in the lasers, is minimal, and therefore the bandwidth promise of optical drive could well be achieved with the use of heterodyne laser locking techniques     

光纤激光相控阵阵元分布优化方法

提高主瓣的能量集中度和抑制栅瓣问题是当前光纤激光相控阵技术面向应用的关键。文中从说明激光相控阵在技术上难以满足/2的阵元间隔,由此导致诸多栅瓣产生的原因入手,并考虑到目前常用不等间隔栅瓣抑制方法将导致相控阵口径增大的难题,提出了一种将遗传算法引入到光纤激光相控阵阵元分布优化的设想。主要方法是从最大限度抑制栅瓣的角度提出一个与主瓣能量集中度和主瓣/旁瓣对比度相关的适应度函数;将遗传算法中的特征参数与光纤激光相控阵的主要参数相对应;然后以20路阵元/阵元间隔为3倍波长、50路阵元/阵元间隔为20倍波长两种线阵情况为例,分别仿真计算了传统的等间距阵元和不等间距阵元分布,及遗传算法优化阵元分布三种情况,得到的光纤激光相控阵远场能量分布、主瓣能量集中度和主瓣与最大栅瓣对比度,并对其进行了比较。结果表明,遗传算法较等间距、不等间距方法的主瓣能量集中度分别提高了9.69%、3.33%,主瓣与第一栅瓣能量对比度分别提高了13.12%、9%。由此可预期基于遗传算法优化的相控阵有望在同等激光发射总功率下获得更远的作用距离。     

相控阵雷达空域检测性能分析

在空域监视和目标跟踪中，相控阵雷达采用不同波束指向和不同波形，以满足工作模式和战术要求。本文以地基空间监视相控阵雷达为例，分析和研究相控阵波束指向和波形参数变化情况下相控阵雷达在空域的检测性能。     

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。