光控相控阵雷达

应用于全固态激光雷达的光学相控阵技术发展趋势与挑战张福领;苏杭;赵渊明;董光焰
【期刊名称】《电光系统》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】应用于全固态激光雷达的光学相控阵是一种电控扫描的光束指向控制技术,具有宽视场、低功耗、轻量化的优异性能,在军事和民用领域发挥着越来越重要的作用。

文章首先介绍了光学相控阵基本工作原理;回顾了近年来基于不同材料光学相控阵的国内外研究进展,主要包括:光波导相控阵(如LiTaO3晶体、
GaAs/AIGaAs、PLZT电光陶瓷、Si等)和液晶光学相控阵;并对基于不同材料光学相控阵的优劣势进行对比分析;指出了研制高性能光学相控阵需要突破的关键技术;并给出了光学相控阵技术的发展趋势与挑战。

【总页数】8页(P5-12)
【作者】张福领;苏杭;赵渊明;董光焰
【作者单位】中国电子科技集团公司第二十七研究所;哈尔滨工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TN958.98
【相关文献】
1.光学相控阵和相控阵激光雷达技术
2.应用于激光雷达的光学相控阵技术
3.应用于激光雷达系统的光学相控阵技术研究进展
4.中科天芯发布国内首款光学相控阵技术固态激光雷达芯片A2
5.光学相控阵技术研究进展与发展趋势
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

相控阵波控
（原创版）
目录
1.相控阵技术简介
2.相控阵波控的原理
3.相控阵波控的应用领域
4.相控阵波控的优势与局限
5.我国在相控阵波控技术方面的发展
正文
相控阵技术是一种先进的雷达技术，它通过控制雷达单元的相位来实现对波束指向和形状的控制。

这种技术具有分辨率高、抗干扰能力强、探测距离远等优点，因此在军事、民用等领域得到了广泛应用。

相控阵波控的原理是通过控制雷达单元的相位来改变波束的指向和形状。

当雷达单元的相位发生变化时，波束的指向会发生相应的变化。

通过控制每个雷达单元的相位，可以实现对波束指向和形状的精确控制。

相控阵波控的应用领域非常广泛，包括军事、民用等领域。

在军事领域，相控阵波控技术被广泛应用于战斗机、舰船、导弹等武器系统中，用于提高武器系统的探测能力、抗干扰能力和打击精度。

在民用领域，相控阵波控技术被应用于气象雷达、航空雷达、海上雷达等领域，用于提高雷达的探测能力和分辨率。

相控阵波控技术虽然具有很多优点，但也存在一些局限。

例如，相控阵波控技术需要大量的计算资源来实现波束的精确控制，因此在实时性要求较高的场合可能不适用。

此外，相控阵波控技术的实现需要大量的雷达单元，因此成本较高。

我国在相控阵波控技术方面的发展非常迅速。

我国已经成功研发出多
种相控阵雷达，包括相控阵波控雷达，并在军事、民用等领域得到了广泛应用。

有源相控阵雷达原理相控阵雷达是一种使用多个天线单元来产生波束扫描并形成方向图的新型雷达技术。

其中有源相控阵雷达利用天线单元中的光源、光电传感器和信号处理器来实现波束扫描和控制。

其原理基于两个主要的因素：相位控制和干涉。

本文将详细介绍有源相控阵雷达的原理。

一、原理概述相控阵雷达系统由许多小型天线组成。

它持续地改变每个天线单元的相位和振幅，以使扫描波束在空间中旋转和扇形地向外扩展。

系统中的所有天线单元按照确定的几何方式排列，就可以组成一个阵列。

通过改变每个天线的相位和振幅，可以在各个空间方向上创建一个梳状的波纹状的阵列，并通过将不同的相位和振幅施加到阵列的不同单元中，产生可控向某一方向的波束。

有源相控阵雷达包括天线单元和信号处理器两个主要部分。

天线单元中的光源负责产生微波信号，光电传感器用于接收信号，并将其转化为电信号。

信号处理器负责分析电信号，对波束进行扫描和控制。

通过不同的信号处理算法，相控阵雷达可以实现距离测量、距离速度特征提取、目标探测等功能。

相控阵雷达最重要的特征是其波束扫描能力。

基于天线阵列的干涉原理，相位差控制不同天线之间发射出的电磁波的相位，从而能够控制波束的方向和宽度，实现扫描。

二、原理详解1.波束扫描原理有源相控阵雷达发射电磁波是通过天线单元阵列中的各单元以不同的相位和振幅同时发射。

在到达目标处的反射波达到不同天线时，由于不同天线之间的时间和相位差别，因此反射波的相位和振幅也不同，这就产生了一种几何干涉的效应。

干涉的结果就是，在某个特定方向上的反射波的相位和振幅被放大，而在其他方向上的反射波则被相互抵消。

因此可以实现向某个特定方向上发射一定角度的电磁波，而其余方向则几乎没有发射。

由于天线组织成的阵列具有波束扫描能力，其能够跟随目标扫描方向，并在相应方向上发射束式波，从而获得高方位分辨率。

波束宽度是相控阵雷达的另一个重要原理。

较短的阵列长度具有较高的方向分辨率，但会导致波束宽度增大, 阵列长度较长，则会减小波束宽度，但相应的方向分辨率会变低。

微波光子技术在雷达相控阵中的应用分析与展望发布时间：2023-01-16T08:43:16.619Z 来源：《中国科技信息》2022年18期作者：陈茹1 宋力2 何腾飞2 张怀中2[导读] 微波光子学是研究微波信号和光信号之间相互作用的交叉学科陈茹1 宋力2 何腾飞2 张怀中21.武汉滨湖电子有限责任公司湖北武汉4302052.中国人民解放军95133部队湖北武汉430415摘要：微波光子学是研究微波信号和光信号之间相互作用的交叉学科，研究通过光信号处理实现对微波信号的处理，以达到微波链路整体性能提升的效果。

微波光子技术自20世纪70年代提出，经过几十年的发展，已经取得长足的进步。

研究微波光子技术最初的目的是使用光纤传输模拟电视信号，近些年研究人员开始研究该技术在其它领域的应用。

其中，美国和欧盟对微波光子技术在雷达中的应用进行了深入的研究，以期基于微波光子技术实现雷达能力的跨越式突破。

基于此，对微波光子技术在雷达相控阵中的应用分析与展望进行研究，以供参考。

关键词：微波光子，相控阵，混合集成引言在日益复杂的电磁环境下，干扰抑制一直是个经久不衰的研究议题。

在相控阵雷达进行目标搜索和目标跟踪时，如果敌方施放有源压制式干扰，则会导致类噪声形式的干扰信号将目标淹没，从而影响雷达的目标搜索效果。

当干扰落在天线方向图的主瓣范围内，传统的自适应波束形成方法会严重破坏主波束的形状，影响雷达搜索和跟踪的结果。

1国内外微波光子技术应用情况美国国防部高级研究计划局(DAＲPA)对微波光子雷达的发展规划，共分为三个阶段:第一阶段是利用光传输损耗低的特点，进行模拟光链路传输研究;第二阶段是利用光域信号处理带宽大的特点，研究光控波束形成;第三阶段是研究光电混合的系统中引入更多的微波光子信号处理技术，实现芯片化的微波光子雷达射频前端。

相比于美国，欧盟更致力于微波光子雷达系统的研究。

欧盟微波光子雷达发展规划可粗分为光子辅助射频系统、光子完成复杂射频功能、光子取代部分射频系统、光子构建雷达系统四个发展步骤，目前，已基本完成相关的研究。

相控阵雷达系统读后感
读了相控阵雷达系统，有了以下感受：现代预警机除了装备有
先进的机载远程监视雷达，通常还装有电子侦察、敌我识别，以及
通信、导航、指挥控制和电子/通信对抗等多种电子设备。它不但
能及早发现和监视从各个空域入侵的空中和海面目标，还能对己方
战斗机和其它武器设备进行引导和控制；不但是空中雷达站，更是
空中指挥所，在多次现代战争中发挥着无以替代的作用，证明了自
身重大价值，成为各国重点开发研制的尖端武器装备。目前，美国、
以色列、俄罗斯、瑞典和英国等国装备了自行研制的预警机，日本、
法国、印度、沙特、希腊、澳大利亚和巴基斯坦则不惜重金从他国
购买预警机，现役预警机总数已逾300架，型号逾20种从而也成
为广大军事爱好者关注的焦点之一。
相控阵雷达系统在我们生活的大自然中，有很多生物，它们的
眼睛并不相同。例如，昆虫的眼睛和人类的眼睛就不一样。昆虫的
每只眼睛内部几乎都是由成干上万只六边形的小眼睛紧密排列组
合而成，每只小眼睛又都自成体系，各自具有屈光系统和感觉细胞，
而且都有视力。这种奇特的小眼睛，动物学上叫做"复眼”。蜻蜓
的复眼，在昆虫界要算最大最多的，占整个头部的2/3，最多可达
2.8万只左右，是一般昆虫的10倍。这样它在空中捕捉小虫时，便
能得心应手，百发百中，从不落空。而人们常把雷达比作战争的眼
睛。实际上，就像生物的眼睛有很多类型一样，雷达作为战争的眼
睛，也有很多种相控阵雷达系统。

浅谈雷达装备分类及相控阵雷达作者：冯知超金渤然赫荣越来源：《艺术科技》2016年第09期摘要：雷达是一项重要的技术，在军事部门具有广泛的用途，受到了各国军事部门的关注。

雷达是一种利用无线电波的反射来测定物体位置的无线电设备。

电磁波同声波一样，遇到障碍物要发生反射，雷达就是依据此特性而应运而生的。

在军事防御中，雷达被称作是守卫祖国蓝天的“千里眼”，是国家预警体系中最主要的传感器。

为了维护我国国家安全，雷达设备的发展将为防御类型和早期预警监测预警探测变化，适应需要进攻和防御行动，从区域防空预警洲际警告，扩大检测面积和空间，提高远程预警监控的能力。

关键词：雷达；分类；相控阵雷达0 引言雷达的基本概念最早于20世纪初出现。

如果把整个武器装备体系比作一个人，那么雷达就是人的“眼睛”，主要用于“看”空中和天空目标，为各级作战指挥机构提供空、天预警探测情报信息；为空中进攻、防空反导作战和日常防空提供预警探测情报支援；为一体化联合作战提供战场联合预警监视情报支援。

雷达是随着飞机用于战争而问世的。

第一次世界大战期间，一些西方国家为了抵御空袭，建立了对空观察哨，仅仅靠目视和听音机等简易的方法发现敌机。

随着空袭兵器速度不断增快，这种原始的预警方式难以满足作战的需要。

但是直到第二次世界大战前后，雷达才得到迅速发展。

激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物。

激光问世后的第二年，即1961年，科学家就提出了激光雷达的设想，并开展了研究工作。

在过去40年中，从最简单技术激光测距、技术、逐步发展了这些激光测速和成像、激光成像等技术开发等各种用途、激光雷达系统具有多种功能。

雷达种类很多1 雷达分类可按多种方法分类：第一，按定位方法可分为：有源雷达、半有源雷达和无源雷达。

第二，按装设地点可分为；地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等。

第三，按辐射种类可分为：脉冲雷达和连续波雷达。

第四，按工作被长波段可分：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其他波段雷达。

相控阵雷达系统的设计与实现近年来，相控阵雷达技术在国防、航空、航天等领域得到了广泛应用。

这种基于数字信号处理的雷达系统，可以通过控制阵元的相位和振幅，实现信号的形成和空间选择性的波束的旋转和电子扫描。

相对于传统的机械扫描雷达系统，相控阵雷达系统具有更高的目标探测、跟踪、分类和识别的能力、更快的响应速度、更广阔的探测范围等优势。

本文将介绍相控阵雷达系统的设计原理、技术指标和实现方法。

一、相控阵雷达系统的原理相控阵雷达系统由发射端和接收端两部分组成。

发射端通过相位和振幅控制阵元，将电磁波按照特定的相位和振幅发射，形成一个前沿斜面的波束。

接收端阵元接收回波信号，经过放大、滤波、混频、数字化等处理后，送入信号处理单元进行处理。

信号处理单元对接收到的多个波达进行相位和振幅的控制，形成反向波束，与前向波束合成，实现目标的方位角驻留和距离测量，从而确定目标的空间位置和运动状态。

二、相控阵雷达系统的技术指标相控阵雷达系统的性能指标主要包括探测距离、探测角度、探测精度、重复频率、带宽、增益、方向图等。

探测距离取决于雷达发射功率、天线高度和目标反射截面积等因素，一般为几百公里到千公里。

探测角度为雷达波束的宽度，一般为几度到十几度，与天线孔径和波长相关。

探测精度由雷达发射波形、接收滤波器带宽、信号处理算法等因素共同决定，一般在米级别。

重复频率为雷达发射脉冲频率，一般为几百赫兹到几千赫兹。

带宽为雷达脉冲的频带宽度，一般为几百兆赫兹到几千兆赫兹。

增益为雷达系统接收信号的增益，与天线增益、前置放大器增益等因素有关。

方向图为雷达天线在空间中的响应特性，与天线孔径的大小以及阵元排列方式相关。

三、相控阵雷达系统的实现方法相控阵雷达系统的实现方法主要包括阵元设计、天线阵列布局、发射电路、接收电路、信号处理算法等方面。

阵元设计是确定天线阵列参数的前提，它包括天线元的尺寸、频率响应、阻抗匹配等因素。

天线阵列布局是确定阵元排列方式的关键，不同的布局方式对雷达系统性能有很大的影响。

相控阵雷达在无人机控制中的应用研究随着技术的不断发展，无人机的应用越来越广泛，无人机的控制技术也越来越先进。

其中，相控阵雷达技术在无人机控制中具有非常重要的应用价值。

本文将从原理、特点、优势和应用等方面对相控阵雷达在无人机控制中的应用进行论述。

一、相控阵雷达原理相控阵雷达是一种由许多小型天线单元阵列组成的雷达系统。

该系统可以通过调整每个小型天线单元之间的相位差异来控制瞬态发射，从而形成各种矢量图形和扫描图形。

其基本原理是通过调控每个单元天线的辐射相位和振幅，使得总辐射方向朝向需要监测的物体。

在发射和接收中，简单地说，相控阵雷达通过小天线单元反射的电磁波来捕捉和探测目标信号的信息，对目标进行高效精确探测和定位。

二、相控阵雷达特点1.高分辨率:相控阵雷达的每个小型天线单元都可以控制发射电磁波的方向，因此可以形成锐利的波束，从而能够实现高精度的目标探测和定位。

2.高抗干扰性:相控阵雷达采用数字信号处理技术，可以实现自适应抗干扰，能够对不同类型的干扰进行快速调整，从而提高系统的可靠性和稳定性。

3.高速度:相比传统雷达，相控阵雷达的速度更快，能够实现快速扫描和目标跟踪。

三、相控阵雷达优势相控阵雷达技术具有多个优势，可以为无人机控制提供快速且高效的解决方案。

1.精准控制:通过控制发射方向和波束形状，相控阵雷达能够实现非常精细的目标探测和定位，从而可以提供无人机控制的精准性和准确性。

2.高速度:相控阵雷达能够实现快速扫描和目标跟踪，能够为无人机控制提供速度的保障。

3.低功耗:相控阵雷达能够对波束的功率进行调整，使得它不会对无人机的电能带来太大的负担，从而可以提高系统的效率和稳定性。

4.抗干扰:相控阵雷达采用数字信号处理技术，可以实现自适应抗干扰，能够对不同类型的干扰进行快速调整，从而提高系统的可靠性和稳定性。

四、相控阵雷达在无人机控制中的应用1.无人机目标检测和识别相控阵雷达可以精确定位和跟踪无人机，从而实现无人机目标检测和识别。

相控阵方位角和俯仰角控制
相控阵雷达可以通过改变天线阵列中每个单元的相位，来控制雷达的
辐射功率和方向。

在雷达中，方位角和俯仰角是两个重要的方向参数。

对于方位角，它是指雷达波束在水平面上的投影相对于正北或正南的
方向角。

可以通过调整天线阵列中每个单元的相位，使雷达波束朝向
所需的方位角。

通常，相控阵雷达可以通过改变天线单元的相位和幅度，来实现对方位角的动态控制。

对于俯仰角，它是指雷达波束在垂直平面内相对于正上或正下的方向角。

同样，可以通过调整天线阵列中每个单元的相位，来控制雷达波
束的俯仰角。

同样，相控阵雷达通常可以通过改变天线单元的相位和
幅度，实现对俯仰角的动态控制。

综上所述，相控阵雷达可以通过调整天线阵列中每个单元的相位，实
现对雷达波束方位角和俯仰角的动态控制。

这有助于提高雷达的性能，如提高目标检测能力、减小干扰等。

c波段相控阵雷达C波段相控阵雷达相控阵雷达是一种利用阵列天线和相控技术实现目标探测和跟踪的雷达系统。

C波段相控阵雷达是指工作在C波段频段的相控阵雷达。

本文将介绍C波段相控阵雷达的原理、特点以及应用。

一、原理C波段相控阵雷达利用阵列天线中的多个单元天线，通过调控单元天线的相位和振幅，使得阵列天线形成一个可调控的波束。

通过改变波束的方向、宽度和形状，可以实现对目标进行多角度、多方位的探测和跟踪。

C波段相控阵雷达的工作频段为3-8 GHz，具有较大的带宽，能够提供高分辨率的目标探测能力。

同时，C波段的大气衰减相对较小，能够在大气条件下实现远距离的目标探测。

二、特点1. 高分辨率：C波段相控阵雷达具有较大的带宽和小的波长，能够实现对目标的高精度探测和跟踪。

2. 多功能性：C波段相控阵雷达不仅可以用于目标探测和跟踪，还可以用于地形测绘、电子对抗等领域。

3. 抗干扰能力强：C波段相控阵雷达采用数字信号处理和自适应波束形成技术，能够抑制干扰信号和杂波，提高目标检测的准确性。

4. 快速扫描：C波段相控阵雷达的快速波束扫描能力，可以实现对快速移动目标的实时监测和跟踪。

三、应用1. 军事领域：C波段相控阵雷达在军事领域具有重要的应用价值。

它可以用于飞机、导弹、舰船等军事装备的目标探测和跟踪，提供战场态势感知和导航引导。

2. 气象预警：C波段相控阵雷达可以用于天气预警系统，实时监测和预警强风、暴雨等极端天气，提供及时的预警信息。

3. 空管领域：C波段相控阵雷达可以用于航空交通管理系统，监测飞机的位置、速度和航向，确保航空交通的安全和顺畅。

4. 地质勘探：C波段相控阵雷达可以用于地质勘探，探测地下的矿藏和油气资源，提供地质勘探的数据支持。

5. 无人驾驶：C波段相控阵雷达可以用于无人驾驶车辆的感知系统，实时监测周围的障碍物和道路状况，提供安全的自动驾驶功能。

四、发展趋势随着雷达技术的不断发展，C波段相控阵雷达正朝着小型化、集成化和多功能化的方向发展。

控制与制导本文2007204229收到,李相平、张刚分别系海军航空工程学院教授、硕士研究生,许洪岩系海军装备技术质量检测站高级工程师,高光磊系海军驻航天一院军代表室助理工程师相控阵雷达在导引头中的应用现状与探讨李相平 张　刚 许洪岩 高光磊 摘　要　研制采用相控阵技术的导引头是世界各国目前共同关心的课题,介绍了国外相控阵导引头的发展情况,讨论了相控阵导引头相对于机械扫描导引头的优点,探讨了总体设计方案和相控阵导引头实现中的关键组件和相关技术。

关键词　相控阵雷达 导引头 天线引　言随着微波固态元件和单片微波集成电路(MM I C )的发展,相控阵雷达的生产成本及其体积显著降低,相控阵技术日益广泛地应用于预警雷达、通信、广播、导航、气象、汽车防撞等军事及民用领域。

如何利用相控阵技术的优点,提高导弹导引头的功能,成为世界各国共同关心的问题。

1　相控阵雷达导引头的应用现状相控阵导引头,特别是共形天线相控阵雷达导引头,是当今世界上最前沿、最复杂的雷达导引头之一。

目前,相控阵导引头基本处在积极的试验和研制阶段,据报道,只有少数国家的研究较为成功。

1.1　美国20世纪80年代,美国在实施轻型大气层外导弹(LEAP )计划时,研制了平面相控阵雷达导引头。

该导引头体积小,结构紧凑,工作在W 波段(94GHz ),天线口径为127mm ,共有2208个阵元,4个圆盘状固态发射模块组成发射机,每个圆盘产生7.8W 功率,天线增益40dB ,波束宽度1.7°,噪声系数4dB ,阵元功率100mW (峰值功率),合成功率62W (峰值功率)。

20世纪90年代美国空军研制了共形天线阵列导引头。

天线与弹体共形,以创新的低价格实现了波束控制,波束指向可覆盖从弹轴到140°范围,作用距离的初期指标为25km ,远期指标为60k m 。

1.2　英国据国外媒体2003年5月12日报道,英国Q ine 2ti Q 公司对其相控阵雷达导引头传感器进行了成功的“闭环”试验。