相控阵雷达系统中基于光延迟线阵列的波束指向操控技术研究
发布时间：2021-12-17 02:11
相控阵雷达系统是采用相控阵发射（接收）天线（Phased Array Antenna,PAA）实现扫描的雷达系统。与传统的机械扫描雷达不同,相控阵雷达通过控制阵列天线相邻阵元间的相位差来实现天线远区场的波束扫描,其中的关键部分是移相阵列单元。基于电延迟线和移相器阵列的传统电信号移相方式会受到延迟线长度和孔径效应的限制,以及电磁干扰等影响无法工作在较大的瞬时信号带宽下。为了克服传统PAA在扫描远区场的波束偏斜问题,考虑将电信号调制在光载波上,通过光学方法操控信号时延可以克服由电移相器带来的波束偏斜问题,还可以抗电磁干扰、减轻时延线的重量和体积等。本论文首先回顾了相控阵雷达的产生、发展,然后阐述了光控相控阵雷达的原理和优势,接着分析了光控相控阵雷达在国内外的研究现状以及现有的光真时延（Optical True Time Delay,OTTD）结构所存在的问题,通过深入研究PAA的基本原理以及线阵的方向图特性和光控相控阵雷达的基本模型及理论,提出了优化的光控相控阵时延阵列方案:（1）在对传统的OTTD方案的研究基础上,提出了在天线远区场产生等步进扫描的光延迟线阵列方案。通过控制均匀光纤布拉格...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－４将ＵＦＢＧ和ＣＦＢＧ结合起来的光延迟线阵列结构图［４９】??２０１６年，Ｂｅａｔｒｉｚ?Ｏｒｔｅｇａ，Ｊｏｓｅ?Ｍｏｒａ等人提出了?一种新型的２－Ｄ扫描的??
２００２年，Ｙｕｎｑｉ?Ｌｉｕ，?Ｊｉａｎｐｉｎｇ?Ｙａｏ提出了一种采用新型光纤光栅棱镜（Ｆｉｂｅｒ??Ｇｒａｔｉｎｇ?Ｐｒｉｓｍ，?ＦＧＰ）实现相控阵波束形成的宽带真实时间延迟（Ｔｒｕｅ?Ｔｉｍｅ?Ｄｅｌａｙ，??ＴＴＤ）单元＿，如下图１－４所示。ＦＧＰ由第一级单模光纤（Ｓｉｎｇｌｅ?Ｍｏｄｅ?Ｆｉｂｅｒ，?ＳＭＦ）??延迟线，第二级ＣＦＢＧ延迟线和第三级ＵＦＢＧ延迟线组成。第一级延迟线为一??段ＳＭＦ，为所有从可调谐激光源（Ｔｕｎａｂ丨ｅＬａｓｅｒＳｏｕｒｃｅ，?ＴＬＳ）发出的波长提供固??定的时延。第二级延迟线采用ＣＦＢＧ，用于提供小的时延；第三级延迟线则由三??条ＵＦＢＧ串组成，每条ＵＦＢＧ串中包含１３个离散的ＵＦＢＧ，此延迟线用于提供??较大的时延。ＦＢＧ延迟线产生的时延与ＲＦ信号的频率无关，与所计算的时延吻??合性非常好。模拟了包含５个阵元的ＰＡＡ在天线远区场的辐射方向图，可以看??出天线的波束指向与微波信号频率无关
?＼?＼?＼??图２－４基于ＵＦＢＧ的光延迟线??如图２－４所示有两条ＵＦＢＧ串，分别由／和＞?１表示。每个ＵＦＢＧ串中都包??含?２／＋１〇＿＝０，?±１，士２，．．．，?±１）个级联的?ＵＦＢＧ，其布拉格波长为人＝上〇＿＝０，?±１，?±２，．．．，??±１）。第＿／条ＵＦＢＧ串中，中心ＵＦＢＧ（ｉ＝０）到第ｆ个ＵＦＢＧ之间的距离由４表示，??為－為；＋，它代表第＿／条和第（／－Ｉ）条ＵＦＢＧ串之间具有相同布拉格波长山的??ＵＦＢＧ的位置差。由此ＰＡＡ阵元辐射出来的微波信号将在其扫描远区场共同形??成伏方向的辐射，可以表示如下：??ｓｍ６ｌ?＝＾Ｉｌ１￡?（２－４０）??进一步得：??ｆＡｒ?．ｃ＼??６，?＝?ａｒｃｓｉｎ?＝＾－?（２－４１）??２０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Optical true time-delay for two-dimensional phased array antennas using compact fiber grating prism[J]. 魏永峰,袁超伟,黄善国,高欣璐,周静,韩曦,顾畹仪. Chinese Optics Letters. 2013(10)
[2]基于SOA的全光波长转换器及其研究进展[J]. 刘林,邵钟浩. 科技信息(科学教研). 2008(01)
[3]基于非线性波导四波混频的波长变换技术[J]. 丁政建,张晓红. 兰州理工大学学报. 2005(01)
[4]光控相控阵雷达[J]. 张忠华,孙晓昶. 电讯技术. 2004(02)
[5]SOA-XGM全光波长变换器的特性分析[J]. 叶宏. 光纤与电缆及其应用技术. 2002(05)
[6]基于半导体光放大器交叉增益调制（SOA-XGM）波长变换器仿真研究[J]. 张宏斌,邱昆,李中桂. 光子学报. 2002(03)
[7]基于SOA-XPM的波长变换器研究[J]. 邱昆,李中桂,张宏斌. 电子科技大学学报. 2002(01)
[8]基于四波混频的波长变换技术[J]. 童治,魏道平,简水生. 光通信技术. 2001(03)
[9]SOA四波混频波长变换器的理论优化与实验研究[J]. 迟楠,齐江,郑远,陈树强,管克俭. 光电子·激光. 2000(05)
[10]基于SOA中四波混频效应的全光波长变换[J]. 齐江,陈树强,迟楠,郑远,管克俭. 光通信技术. 2000(01)
博士论文
[1]光控相控阵列系统及其关键技术研究[D]. 高瑜翔.电子科技大学 2006
硕士论文
[1]基于光控相控阵雷达的光纤延迟线关键技术研究[D]. 邓浩.电子科技大学 2013
[2]适用于相控阵雷达的宽带光真时延移相技术研究[D]. 范超.北京邮电大学 2013
本文编号：3539221
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－４将ＵＦＢＧ和ＣＦＢＧ结合起来的光延迟线阵列结构图［４９】??２０１６年，Ｂｅａｔｒｉｚ?Ｏｒｔｅｇａ，Ｊｏｓｅ?Ｍｏｒａ等人提出了?一种新型的２－Ｄ扫描的??
２００２年，Ｙｕｎｑｉ?Ｌｉｕ，?Ｊｉａｎｐｉｎｇ?Ｙａｏ提出了一种采用新型光纤光栅棱镜（Ｆｉｂｅｒ??Ｇｒａｔｉｎｇ?Ｐｒｉｓｍ，?ＦＧＰ）实现相控阵波束形成的宽带真实时间延迟（Ｔｒｕｅ?Ｔｉｍｅ?Ｄｅｌａｙ，??ＴＴＤ）单元＿，如下图１－４所示。ＦＧＰ由第一级单模光纤（Ｓｉｎｇｌｅ?Ｍｏｄｅ?Ｆｉｂｅｒ，?ＳＭＦ）??延迟线，第二级ＣＦＢＧ延迟线和第三级ＵＦＢＧ延迟线组成。第一级延迟线为一??段ＳＭＦ，为所有从可调谐激光源（Ｔｕｎａｂ丨ｅＬａｓｅｒＳｏｕｒｃｅ，?ＴＬＳ）发出的波长提供固??定的时延。第二级延迟线采用ＣＦＢＧ，用于提供小的时延；第三级延迟线则由三??条ＵＦＢＧ串组成，每条ＵＦＢＧ串中包含１３个离散的ＵＦＢＧ，此延迟线用于提供??较大的时延。ＦＢＧ延迟线产生的时延与ＲＦ信号的频率无关，与所计算的时延吻??合性非常好。模拟了包含５个阵元的ＰＡＡ在天线远区场的辐射方向图，可以看??出天线的波束指向与微波信号频率无关
?＼?＼?＼??图２－４基于ＵＦＢＧ的光延迟线??如图２－４所示有两条ＵＦＢＧ串，分别由／和＞?１表示。每个ＵＦＢＧ串中都包??含?２／＋１〇＿＝０，?±１，士２，．．．，?±１）个级联的?ＵＦＢＧ，其布拉格波长为人＝上〇＿＝０，?±１，?±２，．．．，??±１）。第＿／条ＵＦＢＧ串中，中心ＵＦＢＧ（ｉ＝０）到第ｆ个ＵＦＢＧ之间的距离由４表示，??為－為；＋，它代表第＿／条和第（／－Ｉ）条ＵＦＢＧ串之间具有相同布拉格波长山的??ＵＦＢＧ的位置差。由此ＰＡＡ阵元辐射出来的微波信号将在其扫描远区场共同形??成伏方向的辐射，可以表示如下：??ｓｍ６ｌ?＝＾Ｉｌ１￡?（２－４０）??进一步得：??ｆＡｒ?．ｃ＼??６，?＝?ａｒｃｓｉｎ?＝＾－?（２－４１）??２０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Optical true time-delay for two-dimensional phased array antennas using compact fiber grating prism[J]. 魏永峰,袁超伟,黄善国,高欣璐,周静,韩曦,顾畹仪. Chinese Optics Letters. 2013(10)
[2]基于SOA的全光波长转换器及其研究进展[J]. 刘林,邵钟浩. 科技信息(科学教研). 2008(01)
[3]基于非线性波导四波混频的波长变换技术[J]. 丁政建,张晓红. 兰州理工大学学报. 2005(01)
[4]光控相控阵雷达[J]. 张忠华,孙晓昶. 电讯技术. 2004(02)
[5]SOA-XGM全光波长变换器的特性分析[J]. 叶宏. 光纤与电缆及其应用技术. 2002(05)
[6]基于半导体光放大器交叉增益调制（SOA-XGM）波长变换器仿真研究[J]. 张宏斌,邱昆,李中桂. 光子学报. 2002(03)
[7]基于SOA-XPM的波长变换器研究[J]. 邱昆,李中桂,张宏斌. 电子科技大学学报. 2002(01)
[8]基于四波混频的波长变换技术[J]. 童治,魏道平,简水生. 光通信技术. 2001(03)
[9]SOA四波混频波长变换器的理论优化与实验研究[J]. 迟楠,齐江,郑远,陈树强,管克俭. 光电子·激光. 2000(05)
[10]基于SOA中四波混频效应的全光波长变换[J]. 齐江,陈树强,迟楠,郑远,管克俭. 光通信技术. 2000(01)
博士论文
[1]光控相控阵列系统及其关键技术研究[D]. 高瑜翔.电子科技大学 2006
硕士论文
[1]基于光控相控阵雷达的光纤延迟线关键技术研究[D]. 邓浩.电子科技大学 2013
[2]适用于相控阵雷达的宽带光真时延移相技术研究[D]. 范超.北京邮电大学 2013
本文编号：3539221
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3539221.html
