【摘 要】
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光控波束形成网络(OBFN)与传统技术相比,具有体积小、损耗低、抗电磁干扰等优势,因此成为微波电子学中一个重要的研究方向。而光控波束形成网络是通过对各阵元延时的设计来达
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光控波束形成网络(OBFN)与传统技术相比,具有体积小、损耗低、抗电磁干扰等优势,因此成为微波电子学中一个重要的研究方向。而光控波束形成网络是通过对各阵元延时的设计来达到对波束扫描方向的控制,因此,延时模块是波束形成网络的核心技术。真延时模块(TTD)由于可以克服宽带微波信号下传统相移技术引起的波束偏斜问题,而成为OBFN领域的研究热点。基于均匀光纤光栅(FBG)或啁啾光纤光栅(CFG)的 TTD模块具有结构简单、选频特性优良、延时精度高等优点。因此,本文通过理论分析和数值模拟分别对两种光纤光栅的光学特性及由其构成的TTD模块的结构进行了深入的研究,并提出了基于FBG的TTD新结构及用于TTD模块的CFG的设计方法,主要创新工作如下。
针对基于FBG的TTD模块的结构设计进行了研究。研究结果表明由这种TTD模块构成的OBFN系统的远场辐射强度和扫描角度只取决于相邻光纤中对应光栅产生的时延差,而与第一条光纤中相邻光栅的间距无关。因此,第一条光纤中的相邻光栅的间距能取得足够大从而避免光栅之间的串扰,并且可以通过提高光纤中光栅位置的制作精度实现高精度延时。
对FBG进行了理论分析和数值模拟,得到其光学特性与其光栅参数之间的关系,并据此选取最佳光栅参数对TTD模块中所需的FBG进行设计。
通过简明的理论分析和数值模拟,得到了线性啁啾光纤光栅(LCFG)的延时、色散、带宽等光学特性与其光栅参数之间的关系,并进一步给出了色散值为1/(3Gc)(G为光栅的啁啾系数,c为光速)的结论。
引入了切趾因子的概念,从切趾因子表征切趾强弱的角度对切趾线性啁啾光纤光栅光学特性进行研究。通过对其进行数值模拟,得到满足OBFN要求的切趾因子的优化值。
结合OBFN的原理、线性啁啾光纤光栅(LCFG)光学特性与其光栅参数间的关系及对切趾因子分析的结论,给出了满足OBFN要求的LCFG的设计方法,并给出了设计实例。
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