光控相控阵雷达光延时技术研究

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1、第30卷第1期航天电子对抗29光控相控阵雷达光延时技术研究李曙光，薛峰(上海航天技术研究院第八O四研究所，上海201109)摘要：介绍光控相控阵雷达的基本组成，并提出可编程多通道光纤真时延迟网络结构。制作开关控制的3级光纤真时延迟线结构，实现并验证8个扫描角度的可编程波束成形延迟网络。以2GHz微波信号进行测试，三级延迟线通道间微波相移间隔分别为0．16兀、0．32兀、o．48丌，通过开关控制与组合，实现o．16丌相移量的o～7倍连续可调。最后仿真计算形成的波束方向图。关键词：光控相控阵雷达；波分复用；光纤真时延迟线；光控波束形成中图分类号：TN974

2、文献标识码：AOpticalcontrolledphasedarrayradartechnologyLiShuguang，XueFeng(No．804ShanghaiAerospaceElectronicTechnologyInstitute，Shanghai201109，China)Abstract：Thebasiccompositionofopticalcontrolledphasedarrayradarisintroduced，andthestructureofprogrammablefibertruetimedelay1ineswithmult

3、i-channelisproposed．3一stageFDLswithDWDMand2×2MEMSswitchesisachieved，andtheprogrammablebeamformingnetworkwith8steeringstatusisdemonstrated．Themicrowavephaseshiftwith0．167【，O．32丁candO．48丁cforthethreestagesismeasuredfor2GHzmicrowavesource．Bycontrollingtheswitches，O～7timesforthebasi

4、cphaseshiftO．16兀isdemonstrated．Finally，theantennapatternissimulated．Keywords：opticalcontrolledphasedarrayradar；wavelengthdivisionmultiple】【ing；fibertruetimedelay1ines；opticalbeamformingnetwork0引言近年来，利用光学传输带宽大、损耗小、质量轻、体积小、抗电磁干扰等优点，微波相移技术被广泛应用于光控相控阵雷达中，成为世界电子对抗研究领域的研究热点[1_4]。基于波分复

5、用技术的光控相控阵雷达，光载波波长数和相控阵天线子阵的数目对应，可以同时控制多子阵延时，具有突出的优势和良好的性能。多波长延时网络主要采用WDM或光栅(空间光栅或光纤光栅)实现。加拿大渥太华大学姚建平课题组在利用光纤光栅进行光控相控阵雷达方面开展工作较早[5-6]。利用分离排布的光纤光栅延迟网络结构，经由啁啾光栅、布拉格光栅和单模光纤固定延迟相结合，利用波分复用技术可以实现最高到18GHz的近1000ps的延迟。以色列特拉维夫大学的MosheTur收稿日期：2013一09—25；2013—11一07修回。作者简介：李曙光(1978一)，男，工程师，硕士

6、，主要从事光控相控阵雷达、激光雷达、雷达信号光处理等研究。课题组于2008年、2011年提出基于波分复用和光纤真时延迟的技术口卅]。该方案的核心是在波分复用器不同的波长通道设置不同的延迟，利用光纤镀银端面作为反射镜来实现微波延迟，波长通道间延迟间隔约50ps。文献[7～8]采用分束器对不同延迟单元进行分配，但是没有进行延迟组合。为了实现波束的连续扫描，其延迟需要按照等差数列延迟量的方式进行分配。该结构存在调节能力和延迟量有限等问题，不利于实际应用。本文提出基于波分复用和光纤真时延迟技术的多波长延迟网络的光控波束形成方案。该延迟网络的基本单元由密集波分复

7、用器(DWDM)的通道数与需要相移控制的天线子阵数目相等。DWDM每个通道采用Backward方式的延迟线，在通道延迟线尾端利用法拉第旋转镜作为反射镜。DWDM通道问光纤长度按照等差数列分布。为了实现更大的延迟量，将该延迟单元进行级联，且级联的延迟间隔按照级数增加，通过引入光开关进行控制与组合，实现不同级数的30航天电子对抗2014(1)延迟控制和波束形成。1工作原理图1为波分复用光控相控阵雷达原理架构。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

8、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／