硅基片上集成二维光控多波束形成的研究

传统雷达系统在当今日益复杂的电磁环境中面临严重挑战,而集成微波光子学技术可突破传统雷达的技术瓶颈,具有大带宽、高分辨率、高复用度、高集成化等技术优势。本文基于集成微波光子技术,研制了一款硅基集成二维光控多波束形成系统样机,提出了一种基于二氧化硅平面光波导的片上集成二维光控多波束形成系统架构,结合流片加工平台完成了关键光芯片的设计流片和封装测试,最终完成系统样机整机联调测试,并对实验结果进行理论计算处理,验证了硅基集成波束形成系统的关键性能指标。系统具有大瞬时带宽、二维同时多波束、各波束多波位独立扫描的能力,与此同时兼具硅基光子集成技术的小型化、轻量化、低成本等优势,试验结果验证了集成微波光子技术应用于雷达系统的先进性和应用潜力。     

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。     

跨代雷达微波光子技术：机遇与挑战

本文阐述了跨代雷达技术发展趋势以及五代雷达应具备的阵列化、宽带化、网络化、综合化、智能化等典型特征,总结了微波光子的技术优势以及在跨代雷达典型应用场景中可为系统提供的效能增量。文中重点分析了当前微波光子技术在链路性能、集成度、阵列化、工程化等方面面向光子雷达实际应用所需要解决的主要问题,并分别阐述了解决这些问题的基本思路和方法。最后给出了相干光新体制的基于光子集成的未来全光雷达系统的基本架构、实现方法与技术发展建议。     

基于双平行马赫曾德调制器的微波光子测向技术研究

针对传统的电域测向方法工作频率低、带宽窄,很难满足未来电子侦察系统需求的难题,介绍了一种结构紧凑的基于相位干涉仪原理的微波光子测向方案,利用双平行马赫曾德调制器来实现超宽频带的高精度测向。仿真和实验结果表明,所提出的设计方法可以在5～40 GHz频率范围内实现-90°～+90°的相位差测量,测量相位误差可达到±2°以内。     

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。     

基于双平行调制器的微波光子链路周期性衰落抑制方法

针对微波光子链路长距离传输过程中周期性衰落现象，提出了一种双边带调制的微波光子传输链路，来抑制色散效应导致的周期性衰落现象。通过双平行调制器实现载波抑制双边带调制以及对载波相位的调制，来调节色散效应引起的上下边带在光电转化后的射频信号的相位差，使其为同向叠加。同时，结合光纤中的受激布里渊散射效应反射的光信号，通过布里渊反射光强探测来获知需要调节的相位量，从而保证在变化的长距离传输中可以不出现射频信号的周期性变化。最后通过仿真实验，验证了链路周期性衰落的抑制效果。