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相控阵天线延时计算公式相控阵天线是一种能够通过调节每个天线元件的相位来实现波束的控制的天线系统。
在通信、雷达、无线电和其他领域中，相控阵天线都有着广泛的应用。
在相控阵天线系统中，延时的计算是非常重要的，因为它直接影响到波束的形成和指向。
本文将介绍相控阵天线延时计算的基本原理和公式。
相控阵天线延时计算的基本原理是根据波束的指向和形成来确定每个天线元件的相位延时。
在相控阵天线系统中，波束的指向是通过调节每个天线元件的相位来实现的。
因此，每个天线元件的相位延时需要根据波束的指向来计算。
在实际应用中，相控阵天线系统通常是由一个阵列组成的，每个阵列都包含多个天线元件。
因此，延时的计算需要考虑到每个天线元件的位置和波束的指向。
相控阵天线延时计算的基本公式可以表示为：Δt = dsin(θ)/c。
其中，Δt表示每个天线元件的相位延时，d表示天线元件之间的距离，θ表示波束的指向角度，c表示光速。
在这个公式中，dsin(θ)表示波束的指向在天线元件之间的投影距离，而c表示光速。
因此，通过这个公式可以计算出每个天线元件的相位延时，从而实现波束的指向和形成。
在实际应用中，相控阵天线延时计算的精度和效率是非常重要的。
因为相控阵天线系统通常需要实时调节波束的指向和形成，所以延时的计算需要尽可能地准确和快速。
在这方面，现代的计算机和算法技术可以帮助我们更好地实现相控阵天线延时计算。
除了基本的延时计算公式外，还有一些其他因素需要考虑。
例如，天线元件之间的互相干扰、波束的形成和指向的精度要求、系统的实时性等等。
这些因素都会对延时的计算和系统的性能产生影响。
因此，在实际应用中，需要综合考虑这些因素，以实现相控阵天线系统的高效性能。
总之，相控阵天线延时计算是相控阵天线系统中非常重要的一部分。
通过合理的延时计算，可以实现波束的指向和形成，从而实现系统的高效性能。
在未来，随着计算机和算法技术的发展，相控阵天线延时计算将会变得更加精确和高效，为相控阵天线系统的应用带来更多的可能性。
延时误差对光控相控阵天线性能影响的研究摘要：针对光控相控阵天线中光延时链路的延时误差问题，从子阵划分角度建立了一维均匀线阵最大波束偏移角的简化解析模型，分析结果表明延时误差最大允许值与波束目标指向角、阵元数无关，随工作频率的增大而减小。
关键词：光控相控阵延时误差工作频率传统的相控阵天线由于采用了电移相器，天线的瞬时带宽受到了极大的限制[1]。
光控相控阵天线通过采用光实时延技术（Optical True Time Delay，OTTD），增大了相控阵天线的工作带宽，同时光延时线有着抗电磁干扰、低损耗和易于集成等优点[2]。
自20世纪80年代以来，已经提出并实验验证了多种光实时延的技术方案[2]。
光实时延技术的本质是将微波/射频信号调制到光载波上，在光域内实现时间延迟，因此光链路的延时误差必然会影响到光控相控阵天线的性能[3]。
该文从一维均匀线性光控阵列的方向图出发，由简化解析模型得出了确定延时误差最大允许值的方法，研究结果拟为光控相控阵天线的设计提供一个参考。
1 光控相控阵天线的方向图如图1所示，对于N单元一维均匀线性光控发射阵列，分成m个子阵，子阵上采用光实时延技术；每个子阵内有n个阵元，子阵内采用移相器控制，即N=m×n。
天线的工作频率为f，阵元间距为d，设计波束指向为；上述线阵的天线方向图函数可以表示为[1]：2 延时误差分析2.1 简化模型的建立及结果天线方向图性能可以通过波束偏斜角和旁瓣电平值来评价[1]；考虑到旁瓣电平值可以通过幅度加权等方式进行抑制[4]，在此我们主要关注主瓣偏斜角的大小。
假设m条光延时链路的延时误差都在某一范围内随机变化；如，通过对（2）式计算机模拟可以得出：当前m/2个为，后m/2个为（假定m为偶数，≥0）；波束指向偏移最大；≤0时相反。
由此将相控阵天线模型进行简化为两个子阵构成，每个子阵均含有N/2个阵元，第一个子阵的延时误差量为，第二个子阵的延时误差量为。
相控阵雷达天线延时技术的发展摘要：上世纪末，随着对抗和隐身技术的日益重要，以及低成本GaAs单片集成电路、微波表贴器件、低成本高速数字处理器等的发展，人们开始倾向于使用有源相控阵来实现快速波束扫描。
关键词：相控阵天线；延时技术；发展随着应用需求的不断发展，开发高分辨率、宽覆盖、大瞬时带宽的相控阵雷达已提上日程。
在宽带相控阵天线中，为提高天线频率响应以获得更好波束指向特性，要在天线射频链路中接入一个可调实时延时器，以补偿天线扫描孔径效应。
天线延时器选择往往需从提高天线整体性能、系统复杂性与成本等方面进行综合权衡。
当前，具有固定参考周期的实时延时器方案是相控阵天线在工程实现中插入实时延时器的常用方案。
一、相控阵雷达概述相控阵雷达即相位控制电子扫描阵列雷达，其快速而精确转换波束的能力使雷达能在1min内完成全空域的扫描。
其是由大量相同的辐射单元组成的雷达面阵，每个辐射单元在相位和幅度上独立受波控及移相器控制，能得到精确可预测的辐射方向图和波束指向。
雷达工作时发射机通过馈线网络将功率分配到每个天线单元，通过大量独立的天线单元将能量辐射出去并在空间进行功率合成，形成需要的波束指向。
此外，相控阵雷达分为有源和无源两类。
其实，有源和无源相控阵雷达的天线阵基本相同，二者主要区别在于发射/接收单元的多少。
无源相控阵雷达仅有一个中央发射机、接收机，发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射单元，目标反射信号经接收机统一放大。
而有源相控阵雷达的每个天线单元都配装有一个发射/接收组件，每个组件都能自己产生、接收电磁波，因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势。
正因如此，也使有源相控阵雷达的造价昂贵，工程化难度加大，但有源相控阵雷达在功能上有独特优点。
二、子阵延时器和延迟补偿技术子阵延迟器阵列天线接收到的信号经T/R通道放大后通过合成网络，然后进入子阵延时器进行增益补偿和延时，一定数量的有源子阵接收信号在合成后进入接收机。
光控相控阵光延时线的设计与测量的开题报告一、研究背景与目的光控相控阵是一种利用光学和电子控制技术实现电子波束形成和指向控制的技术。
它具有波束指向快速可变、较高的控制精度、低成本、易于集成等优点，在雷达、通信、光学雷达等领域有着广泛的应用。
而光控相控阵中的相位调节器是其关键组成部分之一，光延时线则是相位调节器中最常用的模块。
因此，对于光延时线的设计与测量具有重要的意义。
本论文的研究目的在于探讨光控相控阵中的光延时线设计与测量技术，通过实验与仿真探究光延时线性能与参数对光控相控阵性能的影响，为光控相控阵系统的优化实现提供理论与实验支持。
二、研究内容与方法1. 研究内容（1）光延时线的设计与制备。
根据光控相控阵系统的需要，设计光延时线的主要参数，包括光路长度、材料选择、尺寸、反射、消光等，利用MEMS或者传统光纤等制备实验所需的光延时线。
（2）光延时线的测量。
对设计制备的光延时线进行实验测量，主要包括光路长度、反射损耗、消光比等性能参数的测量。
（3）光延时线参数对光控相控阵性能的影响。
通过仿真实验，探究光延时线的性能与参数对光控相控阵的波束指向精度、波束宽度、功率损耗等性能指标的影响规律。
2. 研究方法（1）理论分析。
根据光延时线的电光特性和光学设计原理，分析光延时线的设计要点和影响因素。
（2）实验测量。
设计制备实验所需的光延时线，利用光学测量仪器对光延时线进行性能测试。
（3）数值模拟。
通过FDTD或者MODE模拟工具对光控相控阵系统进行仿真模拟，探究光延时线参数对光控相控阵性能的影响。
三、研究意义及创新点本论文的研究意义在于探讨光控相控阵中光延时线的设计与测量技术，为光控相控阵性能优化提供参考。
本论文采用理论分析、实验测量以及数值模拟相结合的方法，通过不同角度的研究，充分探究了光延时线性能参数对光控相控阵性能的影响规律，为光控相控阵的优化设计提供了理论与实验支持。
本论文的创新点主要体现在以下几个方面：（1）采用MEMS或者传统光纤等制备光延时线，并对其性能参数进行实验测量，为光延时线的实际应用提供了实验数据。
光控相控阵雷达的光学真延时技术从近代战争来看,雷达是空战、陆战和海战中极为重要的作战“软”武器,在几十年的发展历程中,始终存在着雷达与反雷达的斗争。
雷达系有源探测技术,又称无线电定位仪,它是利用电磁波来探测目标的距离、方位及其运动状态的。
世界上第一台雷达诞生于20世纪30年代末期;然后一直到60年代,常规雷达由于二战的刺激以及60年代新革命浪潮的推动而飞速发展。
其中,60年代初引入移相器和阵列天线而发展出相控阵雷达,解决了常规雷达由于机械扫描和天线惯性造成的扫描速度缓慢以及精度低、可靠性不高等问题,顿时成为国际研究热点,目前美、日、英、法、俄等各的军事装备中已广泛应用;但是由于其波束出射角受到微波频率的影响而造成波束偏斜的现象,无法满足宽带宽的要求。
1985年,美国GardoneLeo最早提出了光学真延时相控阵雷达的思想,真延时技术可以很好地解决宽带宽的问题,并且将光引入相控阵雷达还解决了电缆馈电带来的尺寸和重量的限制以及导电电缆干扰发射单元辐射方向的问题、提高雷达性能、降低成本等;到90年代中后期随着光电技术的日益成熟,相控阵雷达中的光学真延时技术得到了快速发展。
1 相控阵雷达雷达在搜索目标时,需要不断改变波束的方向。
改变波束方向的传统方法是转动天线,使波束扫过一定的空域、地面或海面,称为机械扫描。
利用机械扫描方式工作的雷达即常规雷达,由于天线的惯性,扫描速度缓慢、精度低、可靠性不高。
现代通信和军事技术的发展对雷达和天线提出了越来越高的要求,传统的机械扫描雷达已经无法满足实际应用的需要;随着60 年代初移相器和相位-相位扫描体制的发展,相控阵雷达应运而生。
相控阵即“相位控制阵列天线”,由许多辐射单元排列而成,辐射单元少的有几百,多的则可达几千、甚至上万,其天线排列可以是线阵、平面阵、共形阵,相控阵雷达因其天线为相控阵型而得名。
相控阵雷达是一种新型的有源电扫描阵列多功能雷达,每个阵元(或一组阵元)后面接有一个可控移相器,其扫描原理是利用控制这些移相器相移量的方法来改变各阵元间的相对馈电相位,从而改变天线阵面上电磁波的相位分布,使得波束在空间按一定规律扫描。
高精度快速可控光纤真延迟线实验研究
汪松波;李新碗;陈建平
【期刊名称】《光纤与电缆及其应用技术》
【年(卷),期】2008()2
【摘要】在相控阵雷达中使用光纤实时延迟技术,可实现大角度瞬时宽带扫描。
利用半导体光放大器和法拉第旋转镜实现了快速切换的延迟线,此技术具有切换速度快,延迟精度高,输出功率恒定,偏振不相关等优点。
实验结果表明,此结构能够实现1 ps的延时精度,误差不超过0.1 ps。
【总页数】3页(P24-26)
【关键词】光纤真延迟;半导体光放大器;法拉第旋转镜
【作者】汪松波;李新碗;陈建平
【作者单位】上海交通大学"区域光纤通信网与新型光通信系统"国家重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】TN253
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1.高精度光纤陀螺用ASE光源实验研究 [J], 张燕萍;潘子军;尚俊云;吉世涛;蓝燕
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用于相控阵天线的光纤真延时技术
杨清宗;王颖
【期刊名称】《半导体光电》
【年(卷),期】2002()4
【摘要】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。
【总页数】6页(P222-227)
【关键词】真延时;光控;相控阵天线;相控阵雷达
【作者】杨清宗;王颖
【作者单位】重庆光电技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN491
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1.相控阵天线中的光真延时和移相联合波控技术 [J], 艾小平;何子述;高瑜翔;艾俊轶
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光控相控阵雷达发展动态和实现中的关键技术作者：刘磊王伟来源：《电子技术与软件工程》2016年第18期摘要相控阵雷达，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。
【关键词】光控相控阵雷达基本原理发展关键技术雷达技术的诞生给军事、天文、航海等诸多领域目标的探测带来了前所未有的变革，使信号的发射、截获、视野的扫描、目标的探测发生了翻天覆地的变化，效率、准确率、性能均有了明显的改善。
然而，雷达技术发展至今，因技术、经济等条件的限制，在发展过程中还面临着一些局限和挑战，有关光控相控阵雷达等新型雷达的研究还需要继续不断的加强。
1 光控相控阵雷达技术及其发展现状1.1 光控相控阵雷达技术及其基本原理相控阵雷达以相控阵天线阵列为核心，由多个辐射单元排列组合而成，每个阵元后接一个移相器和放大器，是一种新型有源电子扫描阵列雷达，其工作的基本原理是使用可控移相器对相移量进行控制，实现对各阵元间相对馈电相位的改变，通过馈电相位的改变，进而实现对天线阵面上电磁波分布的改变，最终实现按照一定规律对空间波束进行扫描。
与传统机械扫描式雷达相比，相控阵雷达具有抗干扰能力强，反应速度快，数据率与可靠性高，集跟踪、扫描、搜索等多种功能于一身，适用于多方向、多目标、多层次的作战环境等优点，在各领域应用范围迅速扩展开来。
伴随相控阵雷达应用的不断广泛，早期相控阵雷达具有的弊端开始逐渐显现，为了消除这一弊端，进一步提高相控阵雷达的带宽与识别分辨等综合能力，光控相控阵雷达应运而生。
所谓光控相控阵雷达，是指在相控阵雷达中引入光纤实时延时技术所研发而成的一种雷达。
光控相控阵雷达采用损耗低、带宽宽、易封装、抗干扰能力强、体积小的光纤延迟线来代替传统的延迟技术，在信号处理方面更显优势。
基于硅基光子学的2维相控阵真时延网络金俊傲;张强;余辉;郑史烈;章献民【摘要】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.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2019(043)005【总页数】6页(P666-671)【关键词】集成光学;光学真时延;二进制时延线;相控阵天线【作者】金俊傲;张强;余辉;郑史烈;章献民【作者单位】浙江大学信息与电子工程学院,杭州 310027;浙江大学信息与电子工程学院,杭州 310027;浙江大学信息与电子工程学院,杭州 310027;浙江大学信息与电子工程学院,杭州 310027;浙江大学信息与电子工程学院,杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】TN256引言近年来，相控阵天线(phased array antenna,PAA)的光学真时延(true time-delay,TTD)网络因其轻便、低成本以及抗电磁干扰等特性而备受关注。
与传统相控阵移相网络相比，光学真时延网络针对大瞬时带宽信号无波束倾斜，这为宽带相控阵天线的实现提供了可能[1-4]。
迄今为止，实现光学真时延的方法有很多，主要包括：基于色散光纤的真时延[5-8]、基于光纤光栅的真时延[9-12]和基于光路切换的真时延等[13-17]。
一种光纤长度精确控制工艺技术作者：陶莲娟李杨张婧亮来源：《科学导报·学术》2020年第38期摘要：光控相控阵天线对光处理系统各模块及通道之间提出了长度一致性要求。
本文基于微波光子学提出了一种利用相位调制光链路来精确测量光纤相对长度的新方法，并自主开发工装夹具实现了光纤定长度的精确切割。
经过理论分析和项目验证，该工艺技术可将光纤长度测量及切割误差控制在0.3mm以内。
该工艺技术原理及硬件实现都很简单，是一种实用有效、精度高的光纤长度控制方法。
关键词：光控相控阵;相位调制;光纤长度;高精度一、引言雷达是空战、陆战和海战中极为重要的作战“软”武器。
光控相控阵天线的基本结构如图1所示[1]，接收到的微波信号首先经过电光调制器调制到光载波上，然后调制的光信号经光分路器（耦合器或者开关）被分到不同通道进行光学延时、探测和放大等一系列处理，光电变换生成的各个射频信号被送到相应的天线单元发射出去，合成特定指向的波束。
从图1可以看出，控制各辐射单元之间的射频信号相对相位，从而使空间波束向一个特定的方向辐射，对光控相控阵波束成形至关重要。
光真延时技术OTTD是光控相控阵波束成形中的关键技术。
OTTD利用光纤作为延时线，利用光学延时对射频信号进行延时，进而达到移相的目的，具有低损耗、低色散、重量轻、体积小及抗电磁干扰能力强等优点[2，3]，可有效抑制波束偏斜[4]。
控制各通道之间的射频信号相对相位，即需要对延时光纤进行长度控制，而且长度误差需控制在毫米量级。
因此，研究光纤长度的精确测量、控制工艺十分有用。
本文提出了一种利用相位调制光链路来精确测量光纤相对长度的新方法，并利用自制工装对光纤进行精确长度控制。
二、工艺设计1 理论分析基于微波光子学[5]，利用相位调制光链路来测量光纤相对长度的原理框图如图2所示[6]。
矢量网络分析仪发生的微波信号经过电光调制器对激光器发生的光信号进行相位调制。
调制光信号经过光信号处理系统各通道，其中一路为基准链路，其余为光纤长度需控制链路。
相控阵雷达中的光纤实时延迟方案研究
官伟;金谋平
【期刊名称】《电信快报：网络与通信》
【年(卷),期】2005(000)006
【摘要】近年来,在相控阵雷达中,光纤实时延迟技术因其尺寸小、重量轻、瞬时带宽宽等特点而受到广泛关注.文章介绍了光纤延迟线原理,分析了几种相控阵雷达的光实时延迟方案及其工作原理和技术特点.
【总页数】3页(P52-54)
【作者】官伟;金谋平
【作者单位】华东电子工程研究所,安徽省,合肥市,230031;华东电子工程研究所,安徽省,合肥市,230031
【正文语种】中文
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1.光纤延迟技术在相控阵雷达中的研究 [J], 张昕;覃波;李沼云;黄芳;覃良标;付益
2.基于真实时间延迟技术的相控阵宽带抗干扰方法研究 [J], 谢欢欢;王拓
3.啁啾光纤光栅延迟线在光控相控阵雷达中的应用研究 [J], 周建华;任国荣;杨健君;周晓军
4.实时集群计算技术在相控阵雷达中的研究 [J], 杜鸿;赵越超;薛弘烨
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基于真延时的时控阵雷达波束形成方法陈小利;柏业超;张兴敢【期刊名称】《数据采集与处理》【年(卷),期】2013(028)004【摘要】提出一种基于真延时的时控阵雷达方案,并给出时控阵雷达波束形成方法.该方法对信号带宽内所有频率分量实现波程差精确补偿,实现阵元回波的精确延时,解决了宽带相控阵雷达孔径渡越和频率色散的问题.文中以宽带线性调频信号为例进行了仿真.仿真结果表明,基于真延时的宽带时控阵不存在宽带相控阵的孔径渡越和频率色散的问题,提高了宽带阵列的天线增益、方位分辨率和距离分辨率.基于真延时的时控阵雷达波束形成技术对调制信号波形没有要求,可用于各种宽带和超宽带雷达.%A timed array radar program based on real time delay is proposed,followed by the method of beamforming of the timed array radar.The proposed method compensates wave path difference precisely for all the frequency components within the signal bandwidth,which realizes the precise time delay for echoes and solves the aperture transition and frequency dispersion of wideband phased arrayradars.Simulations are carried out by using the broadband linear frequency modulation signal.The results show that the broadband timed array based on the method of real time delay does not suffer aperture transition or frequency dispersion.Besides,the gain of the wideband array antenna,the azimuth resolution and the distance resolution are improved.The proposed algorithm is suitable for all kinds of wideband and ultra-wideband radarsand has broad application prospects,since it has no special requirement for the waveform of the modulated signal.【总页数】5页(P431-435)【作者】陈小利;柏业超;张兴敢【作者单位】南京大学电子科学与工程学院,南京,210023;南京大学电子科学与工程学院,南京,210023;南京大学电子科学与工程学院,南京,210023【正文语种】中文【中图分类】TN958.92【相关文献】1.宽带相控阵雷达发射波束零点形成方法 [J], 曹运合;李强;王胜华;张守宏2.基于切比雪夫加权的面阵波束形成方法 [J], 刘豪;余金培;梁广3.基于非负最小二乘的矢量阵反卷积波束形成方法 [J], 孙大军;马超;梅继丹;石文佩4.一种基于虚拟阵元的超波束形成方法 [J], 马晓强; 江宁5.相控阵雷达发射波束自适应零点形成方法研究 [J], 吴淮宁;费元春因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
相控阵响应时间
相控阵响应时间是指相控阵雷达系统对目标信号产生响应所需的时间。
相控阵是一种雷达系统，通过同时使用多个天线元素和相位控制器，能够改变其波束方向，实现更灵活、高分辨率的目标探测和跟踪。
相控阵响应时间的确定涉及到多个因素，包括信号处理、天线扫描速度、控制系统的响应速度等。
以下是影响相控阵响应时间的一些关键因素：
1.天线扫描速度：相控阵中的天线元素通常通过机械或电子手段进行扫描，改变波束方向。
天线扫描速度的快慢直接影响了系统对目标的迅速响应能力。
2.信号处理时间：一旦目标信号被接收，相控阵系统需要对信号进行处理，计算目标的方向、距离等信息。
信号处理的复杂性和速度将影响响应时间。
3.控制系统响应速度：相控阵系统的控制单元负责调整天线元素的相位，以及控制整个系统的工作状态。
控制系统的响应速度对于及时调整波束方向至关重要。
4.目标特性：不同的目标具有不同的运动特性和反射特性。
目标的运动速度和加速度等因素将影响系统对目标的迅速跟踪和响应。
5.系统设计和技术：相控阵系统的硬件和软件设计也对响应时间产生影响。
先进的技术和优化的系统设计可以缩短响应时间。
相控阵响应时间的短长直接关系到系统的实时性和对快速运动目标的追踪能力。
通常，相控阵雷达系统被设计为能够在极短的时间内对目标做出响应，以满足复杂、多变的作战环境需求。
光控相控阵中的真时延技术
摘要：20世纪80年代随着计算机技术、信号处理技术、光电子技术以及器件、
材料、工艺的发展,相控阵技术的研究取得了实质性的进展,采用光学控制手段实
现雷达波束扫描的光控相控阵雷达的研究也被提到日程上来。
它不仅能克服传统
相控阵雷达的缺点,还具有低损耗、无波束偏斜、扫描角度大、瞬时带宽等优点。
同时这一领域的研究对无线通信技术、光通信技术、光存储技术、天文学也将产
生深远的影响。
本文分析了光控相控阵中的真时延技术。
关键词：光控相控阵；雷达；真时延技术；
为了提高相控阵雷达的抗干扰能力, 相控阵天线必须具有尽量大的带宽。
要提
高雷达对目标的分辨、识别能力, 解决多目标的雷达的成像问题, 相控阵雷达必须
采用具有大瞬时信号带宽的信号。
一、工作原理
雷达微波信号外调制激光，将微波信号加载到光波上，之后，加载有微波信
号的光波通过光纤传输，实现低损耗的天馈线。
光波经过光环形器进入光延迟网络。
进入光延时网络的光波，在经过波分复用器后，不同波长的光会进入不同的
延迟通道。
加载有微波信号的光波经过光／电转换后，微波信号即被解调出来，
经过电放大后，由天线阵列发射出去。
接收时，天线接收到的微波信号经过低噪
放大之后，进行电／光转换，将微波调制到光载波，再进入光延时网络实现波束
形成。
进入光／电转换器，然后到达预处理单元。
主要包括对微波信号的低噪放大、滤波及下变频处理，将Ｘ波段的微波信号下变频到中频，然后进行采样及量化。
之后进入数据处理单元，完成雷达对目标的检测、识别等功能。
在光控相控
阵雷达的核心单元光延时网络部分，每一级延迟线包含Ｋ个光通道。
单级延迟线
结构由光开关、光环形器、波分复用器、光纤延迟线和光纤反射镜组成。
假设进入波分复用延时网络的波长为，波长间隔均匀且为常
数Δλ。
第一级光纤延迟线通道线间真时延迟为ΔＴ（１）＝Δτ。
通过设计并
精确制作光纤延迟线长度，使第二级延迟线单元通道间间形成的真时延迟为ΔＴ（２）＝２Δτ。
依此类推，在第Ｎ级延迟线单元中通道间形成的真时延迟为ΔＴ（Ｎ）＝２Ｎ－１Δτ。
将基本单元通过环形器和光开关串联起来，形成连续、快
速可调的多波长光波束成形延时网络。
很显然，这种级数增长的延迟间隔，可以
实现０～２（Ｎ－１）逐次变化的共２Ｎ种延迟组合，大幅增加了延迟能力和形
成波束的数目。
二.光控相控阵中的真时延技术
1.轻质低功耗的波束合成。
光控微波波束形成器是下一代相控阵雷达和智能
天线的核心技术，它通过控制阵列中各微波链路的相位差或真延时差，使各微波
辐射源的辐射场在远场的特定方向产生干涉极大，达到定向发射(或接收)的目的，它具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、带宽大、无波束倾斜等优点。
人们对于相
控阵雷达和智能天线的研究催生了光控微波波束形成技术的相关研究。
光控微波
波束形成技术是未来无线通信和军事领域的重要支撑技术，已成为各国研究计划
的前沿课题与重点项目。
目前，光波束形成技术应用主要包括以下几个方面:一是
利用光电子和光纤传输技术简化阵列(相控阵) 天线控制信号的传输或实现阵列天
线的分体设计。
二是利用光电子技术对阵列天线的辐射单元或子阵进行幅度和相
位控制。
三是固态相控阵天线是相控阵天线技术的发展方向，T/Ｒ模块的实现是
关键。
利用光电子技术实现接收多波束网络。
四是用于形成接收阵的 DBF 网络。
五是利用光纤实现实时延时。
六是用于常规阵列实现天线辐射孔径的幅相综合，
尤其是高精度的相位综合，从而达到设计单脉冲阵列、超低旁瓣阵列、宽带阵列
以及特殊赋形波束阵列的目的。
2.射频信号的光分配技术。
射频信号的光分配技术是指ＲF 信号输入到 T/Ｒ
组件之间的传输链路是通过光纤来实现的，特别是单模光纤网络在相控阵天线信
号的分配中可以带来很多好处，比如说布局灵活，易于构造三维; 在同一光纤中
将微波和数字信号混合传输，并且能够实现实时延迟兼容，具有非常宽的带宽;
再次，对多种阵列信号是否能以波分复用技术用同一网络来分配，这是光控相控
阵雷达要解决的关键问题。
3.模拟信号传输技术。
利用光子技术实现模拟信号的远距离传输，在满足低
损耗要求的同时，能够避免相位漂移，实现大的动态范围以及低的噪声系数。
对
器件和制造工艺的要求比较高。
要实现连续可调就必须有能实现多波长连续可调
的高性能激光器,而且对色散光纤、平面波导的制作以及光栅本身的刻制、精确定位、连接都要求有较高的工艺和操作水平。
通过波分复用和解复用器或者一个定
时单元就可以将光载波传送到天线的发射端。
4.利用光子技术完成快速可调谐ＲF滤波。
相控阵雷达工作频点可能需要根据
战场实况进行自适应调整，为此可以选择滤波器组来实现，但是，一般的滤波器
组具有体积大、质量大、功耗高等缺点不适于无人机等平台。
希望基于光子技术
的可调谐滤波器可以满足无人机的需求。
另外，如何利用光纤的灵活性在天线部
署时实现相位稳定性，并且获得网内的低损耗和低色散也是光控相控阵雷达的关
键技术之一。
希望在光的频域内实现天线波束形成所要求的移相操作，如此可以
设想是否在将来能够实现在 L 和 X 两个波段同时工作的光电馈送的相控阵天线。
国外的一些机构已经开始了这方面的研究可以预测采用集成光学技术的真延时结
构必将成为研究的一个热点。
光控相控阵天线由于具有尺寸小、重量轻、功耗低、大带宽、高精度、高隔
离度、小型化和高密度的优点，未来将可能适用于天基预警平台、太阳能无人机、舰载多功能射频系统等。
宽带、大动态射频光链路，时钟、本振信号阵面光传输，射频光纤拉远和超宽带相控阵阵面光传输都将是光控相控阵发展的关键技术，这
将大大提高未来雷达的性能。
参考文献
[1]张光义.相控阵雷达瞬时带宽的几个问题[J].现代雷达,2014,4:1- 10.
[2]黄章勇.光纤通信用新型光无源器件[M].北京: 北京邮电大学出版社,2014.
[3]何子述,金林,韩蕴洁,等. 光控相控阵雷达发展动态和实现中的关键技术[J].电子
学报, 2015, 33(12):2191- 2195.。
