【摘 要】
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随着军事科技的发展,人们对相控阵雷达提出了“高频、宽带、多波段、可重构、小型化”的新要求,这给基于电子技术的传统相控阵雷达系统带来了巨大挑战。微波光子技术将光子技术的优势融入电子技术,有望突破“电子瓶颈”,提高相控阵雷达的性能。目前,国内外在微波光子相控阵雷达领域已取得了大量的研究成果。然而,现有微波光子功能单元大多由分立光电子器件构成,存在重量大、体积大、功耗高、稳定性差等缺点,这些缺点限制了微
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随着军事科技的发展，人们对相控阵雷达提出了“高频、宽带、多波段、可重构、小型化”的新要求，这给基于电子技术的传统相控阵雷达系统带来了巨大挑战。微波光子技术将光子技术的优势融入电子技术，有望突破“电子瓶颈”，提高相控阵雷达的性能。目前，国内外在微波光子相控阵雷达领域已取得了大量的研究成果。然而，现有微波光子功能单元大多由分立光电子器件构成，存在重量大、体积大、功耗高、稳定性差等缺点，这些缺点限制了微波光子技术在相控阵雷达中的应用。微波光子功能单元集成化是突破这一限制的唯一途径，并且在近几年成为了微波光子学领域的主要研究趋势之一。
本文针对微波光子相控阵雷达关键功能单元集成化的需求，对其中的波束形成网络、滤波器和混频器进行了研究，具体工作如下：
(1) 研究了单个微环的幅度响应和延时响应，仿真分析了级联微环的波长选择特性，以及前级对后级延时响应的影响。针对同时实现多个宽带信号波束独立可调的需求，提出了基于微环延时矩阵芯片的多波束形成方案。搭建了基于2×2微环延时矩阵芯片的2波束2阵元微波光子多波束形成的实验验证系统，实现了(10.6o，21.6o)，(27.4o，16.0o)两组波束指向。
(2) 针对混频器中本振源高频、可重构的需求，提出了基于微环和相位调制器的微波光子混频集成方案，研制了硅基微波光子混频芯片。基于此芯片，实验实现了微波光子次谐波混频，降低了系统对外部微波源的频率要求；在此基础上，以光频梳作为输入信号，用微环选取不同的光频梳梳齿，将待转换信号变频至不同的波段，拓展了系统的频率，实现了工作频段的可重构性。
(3) 针对高动态环境下滤波器需要根据噪声变化来改变工作状态的需求，提出了基于单个硅基微环的微波光子可切换带通/带阻滤波器。在此基础上，利用上传/下载型微环的上下两路波导将其进一步拓展为三端口滤波器，在2个通道实现可自由切换的带通/带阻滤波响应。
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