【摘 要】
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微波光子学应用于相控阵天线系统,可实现宽带宽角、高精度的波束形成,突破了相控阵“波束倾斜”限制在窄带应用的技术壁垒。以此为背景,本文提出光真时延迟线技术代替传统的
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微波光子学应用于相控阵天线系统,可实现宽带宽角、高精度的波束形成,突破了相控阵“波束倾斜”限制在窄带应用的技术壁垒。以此为背景,本文提出光真时延迟线技术代替传统的电移相器,实现无波束偏斜、性能优良的光控多波束系统,并对波束形成射频前端T/R组件进行了设计实现。具体研究内容如下:1.在传统相控阵波束形成理论基础上,对光控相控阵波束形成原理进行了研究,同时构建了数学模型及理论公式推导,提出了以光真时延迟线技术消除相控阵“波束偏斜”方法,并给出理论支持与仿真分析。2.针对微波光子波束形成系统提出了设计技术方案,提出以光纤延迟线为主技术,光器件为控制手段实现微波光子多波束形成方法。分别设计出以光开关、波分复用器为控制技术的多波束延迟网络,提出以两种控制技术复合设计的可拓扑多波束形成系统。给出一个32固定位置多波束设计实例,实现X波段天线阵列在±60°范围内的多波束形成,并给出仿真论证。3.提出以线性调频光纤光栅取代单模光纤延迟线梯度实现波束的连续扫描,对固定位置多波束形成系统进行优化设计。设计了一款LCFBG,应用于5bit光纤光栅延迟波束形成网络,并给出两种优化方案,通过仿真分析、建模论证得出其延迟范围与扫描精度。4.对微波光子多波束形成系统的射频前端T/R组件进行了设计与实现。制作完成一款适合于微波光子多波束系统的X波段T/R组件,通过仿真分析与实物测试满足系统设计指标。
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