子阵级延时的宽带相控阵技术分析

相控阵采用传统移相器会带来天线波束指向随频率发生变化的现象,阵元延时是提高宽带相控阵天线波束指向精度的重要方法,但其成本和设备量对小型化阵列不可接受,提出一种子阵间采用延时芯片、子阵内阵元级使用移相器的宽带相控阵设计方法,该方法设备量显著降低,具备工程化条件,仿真结果表明,该方法可大幅降低频率对波束指向精度的影响。     

基于微环延时的宽带相控阵天线系统

微环作为一种典型的平面光波导回路,具有结构紧凑、性能可靠等特点,而用其制成的波导延时芯片集成度高、体积小,与其他光延时器件相比,更适合于贴近阵面安装。因此提出了一种基于阵元级微环延时、子阵级光纤延时的宽带相控阵天线系统,并在均匀线阵的情况下,对所提天线系统进行了数学建模和性能仿真。由仿真结果可知,与一般的阵元级移相、子阵级光纤延时的相控阵系统相比,所提系统能够更有效地满足电子对抗宽带宽角扫描的需求。     

相控阵雷达与光控相控阵雷达

对在国际军备竞争中占据了重要地位的雷达作了全面的概述。针对传统机械扫描雷达扫描速度缓慢、精度低、可靠性不高等缺点引出了当今研究热点相控阵雷达，阐述了其工作原理及优缺点，并指出随着现代国际形势的发展传统相控阵雷达所暴露出的无法适应宽带宽需求的缺陷。在此情况下光控相控阵雷达应运而生，描述了光控相控阵雷达中的关键技术-光学真延时技术的原理，归纳了光学真延时技术的各种实现方案，并简述了国际上光控相控阵雷达的发展历程。     

基于光子晶体光纤的宽带相控阵雷达多波束形成技术

提出了基于光子晶体光纤（PCF）的光学多波束形成网络,利用光子晶体光纤的高色散值和色散平坦特性实现了光学真延时（TTD）,并采用光波分复用技术形成了多个射频波束的独立控制和扫描。仿真结果表明,通过改变工作波长能够有效实现射频信号的相对延时,且延时差与理论计算值相符。     

光控相控阵雷达中的真延时技术

在介绍光控相控阵雷达相对于传统相控阵雷达的优势所在及其发展历程的基础上,阐述了光控相控阵雷达工作的基本原理和实现光控相控阵雷达的手段——真延时。介绍了现阶段国内外实现真延时的方法,通过归纳将真延时结构分为两类,具体分析了两类结构中各种真延时结构的组成、实现方法、工作原理以及现阶段运用在光控相控阵雷达中能够达到的性能指标。     

采用相移补偿的宽带相控阵

1 引言在战术与战略应用方面,电控相控阵正迅速取代机扫平板天线。但是,采用移相器的电控阵列的瞬时带宽受到方向图增益损耗和相应的栅瓣电平以及平均旁瓣电平升高的限制。阵列填充时间会降低与宽带宽波形有关的冲击响应。补偿阵列填充时间的经典方法包括:宽带馈电,如Rotman透镜,或可变延时电路的子阵馈电。这些方法可能比较麻烦,而且对于高增益、宽视界的两维相控阵有时也不实用。在     

L波段宽带相控阵天线真延时网络的设计

论述了宽带相控阵天线渡越时间对天线性能的限制,介绍了消除渡越时间影响的方法,设计了具体的实现方案,即真延时网络,并对该方案进行了仿真和测试。测试结果表明,在1.1~1.5 GHz的带宽内,功分器各端口驻波比小于1.22;微带线和同轴线的群时延具有良好的线性规律。该设计可以实现最小步进250 ps、最大延迟3 750ps的延时,可有效克服渡越时间的不利影响。     

用于相控阵天线的光纤真延时技术

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.     

宽带相控阵测向技术研究

相控阵天线要实现宽带处理一直是一个难题,带宽宽天线波束指向会发生偏移,由于孔径渡越会引起信号发生畸变。通过对带宽影响的机理分析和无源测向机理的分析,提出了一种宽带有源相控阵测向实现方法。利用该方法可以在一定工程可实现的边界约束条件下完成宽带相控阵测向。     

有源相控阵天线宽带技术改进

有源相控阵天线一般通过设置延迟单元来实现宽带信号扫描。但是在宽带工作方式时,存在波束偏转的问题。在大扫描角条件下,这个问题尤其突出。在这种情况下,波束实际指向与预期值的偏差较大,不能满足应用需求。本文针对有源相控阵雷达天线宽带模式的设计现状和应用需求,提出了两种改进方法。首先分析了现有宽带模式设计的局限性,并对天线波瓣方向图进行了仿真,说明了存在的问题;然后针对这些问题,提出了两种改进方法,其中一种改进方案已经在课题上应用,证明了技术的有效性。     

光控相控阵雷达中的光纤延迟线

着重介绍了利用光纤的延迟特性实现光控相控阵雷达的实时延迟技术.设计了两种延迟阵列,并分别进行了试验验证,试验结果表明这两种延迟阵列各有利弊.综合考虑,方案2优于方案1.     

色散光纤在X波段光控相控阵雷达技术中的应用

介绍了色散光纤在X波段雷达信号的光控相控阵中的应用——光纤延迟线,建立了光控相控阵雷达通信系统的模型,采用外调制的方法把微波雷达信号调制到光信号上,运用光学软件Optiwave来建立光控相控阵雷达的仿真系统。其结果可以为色散光纤在X波段光控相控阵雷达技术中的应用提供参考。     

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.     

光控相控阵多通道芯片集成方案研究

光控相控阵的延时网络借助于光电子器件实现宽带微波模拟信号处理,有效突破了电子瓶颈的限制。针对光控相控阵中多通道光延时网络芯片全集成架构,进行了深入论证,研究了光延时网络中激光源、载波抑制及延时精度等因素的影响。提出了一种可用于光控相控阵设计的多通道全集成光芯片的架构方案,并搭建了S频段光链路实验平台验证。结果表明,基于该多通道架构方案的延时网络可实现宽带范围内射频增益合成。     

相控阵雷达天线延时技术的发展

介绍了相控阵雷达天线在大扫描角及大瞬时带宽应用场景下延时补偿技术的发展概况。对天线阵列的波束色散现象以及延时补偿技术对天线方向图的影响进行了分析,并介绍了国内外的一些延时方案。依据延时实现架构,将其分为微波延时、表面声波延时、光延时以及数字延时四类。重点对微波延时的几种不同类型的实现形式进行了描述,并根据微波延时线实现载体的不同,分为GaAs 芯片、射频电缆、印制板和微同轴四种。另外,针对延时拓扑电路进行理论推导分析,说明单延时路径在电路设计上的优势,并分析了基态链路对延时路径的幅度、相位补偿和介质材料对延时量的误差引入。对相控阵雷达天线在大扫描角及大瞬时带宽应用场景下的延时补偿技术研究有一定参考价值。     

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。     

有源相控阵天线瞬时宽带性能改善研究

采用无色散特性的模拟或数字移相器会导致天线波束指向随频率发生变化,即相控阵天线的孔径效应。工程上一般在子阵级别上采用色散特性的实时延迟线拓展相控阵天线瞬时带宽,但是子阵级延时量化误差会产生周期性栅瓣,导致天线副瓣性能恶化。文中提出在通道(或多通道收发组件)上设置小位延迟线、与子阵级大位延时线叠加使用,消除或改善子阵级延时误差造成的性能恶化。结合X波段有源二维阵列天线,对单元级、子阵级、子阵+单元两级三种情况进行了仿真。仿真结果表明,子阵+单元两级延时方法在扩展相控阵天线瞬时带宽的同时,能明显改善相控阵天线的副瓣特性,且具有较强的工程可实现性。