强激光与粒子束
2024, 36(1): 013005
为了有效解决相控阵雷达/天线瞬时带宽小、孔径效应严重、功耗大等问题，将射频MEMS开关引入实时可调延时器结构中，设计了一种基于射频MEMS开关的实时可调延时器。通过MEMS双掷开关选择具有不同电长度的延时路径，在DC~20 GHz内实现了5位的射频信号延时。利用HFSS三维电磁仿真软件对延时单元的几何参数进行仿真优化，得到5个可切换延时状态的延时量，分别为64.76 ps，101.46 ps，137.97 ps，174.61 ps，210.98 ps，延时步进为36.5 ps，整体面积约为5 mm2。与其他实时可调延时器相比，该实时可调延时器具有多可控位数、大延时带宽积、高集成度等优点。
微机电系统开关 可调实时延时器 实时延时线 群时延 MEMS switch adjustable true-time delayer true-time delay line group delay
中国电子科技集团公司第三十八研究所， 合肥 230088
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。
微波光子 相控阵 波束形成 真时延 microwave photons phased array beam forming true time delay
中国空间技术研究院西安分院 空间天线技术研究所, 西安 710100
为了实现大波束指向范围和精细步进调节的光波束形成网络, 采用了基于光学色散实现光真延时的方法。通过光开关实现N路高色散光纤路径切换获得大步进等延时差,实现了波束指向的大范围和大步进调节; 通过调谐线性啁啾光纤光栅色散系数连续调谐获得小步进等延时差, 实现了波束指向的小范围和小步进调节。结果表明, 波束指向角度范围为-73.74°～+73.74°,切换步进为0.458°, 基于光学色散原理可以实现光波束形成网络的大波束指向范围和精细步进调节。这一结果对优化相控阵天线系统设计是有帮助的。
光电子学 光波束形成网络 光真延时 光学色散 波分复用 optoelectronics optical beamforming network optical true time delay optical dispersion wavelength division multiplexing
红外与激光工程
2021, 50(7): 20211046
中国电子科技集团公司第三十八研究所, 合肥 230088
介绍一种采用光波长路由选择方式实现时延扫描的光学波束形成网络, 波束形成网络具有处理带宽大、电磁兼容性好、传输损耗小、同时多波束能力强等诸多优势。根据介绍的光学同时多波束网络原理框图, 搭建了原理样机, 进行了性能指标测试, 结果表明, 波束形成网络可同时形成多个波束, 并具备很好的宽带性能。
光学波束形成网络 宽带阵列 optical beam forming network broadband array wavelength division multiplex true time delay phased array
浙江大学 信息与电子工程学院, 杭州 310027
为了实现大规模2维相控阵天线的光学真时延系统, 采用基于硅基光子学的二进制硅基集成二进制光延迟线技术, 提出一种2维相控阵(N×N)真时延网络, 利用2维相控阵结构的对称性以及行延迟和列延迟的独立控制, 真时延网络的复杂度可以降低至(N-1)/2(N为奇数)或N/2(N为偶数)。理论分析了该时延控制方案和集成时延芯片的设计,以8×8的2维相控阵为例, 设计实现了包含4种硅基二进制时延线的真时延芯片, 测量了该芯片的时延量, 并针对测量的时延量仿真分析了2维相控阵天线的波束扫描特性。结果表明, 该真时延网络能够满足相控阵天线波束指向要求(角度误差小于0.5°);集成光学技术的采用减小系统的体积和成本。该研究为大规模2维相控阵天线的真时延网络实现提供了一种可行的方法。
集成光学 光学真时延 二进制时延线 相控阵天线 integrated optics optical true time-delay binary time-delay line phased array antenna
中国电子科技集团公司 第十三研究所，河北 石家庄 050051
研究了数控延时器(TTD)芯片的基础原理，基于GaAs PHEMT工艺，设计了一款超宽带数控延时器芯片，该芯片具有超宽带、大延时量和小尺寸等优点，主要用于有源相控阵雷达中。微波在片测试系统对该6位延时器芯片实际测试结果显示，在3~17 GHz范围内，延时调节范围为10~630 ps，64态延时均方根(RMS)误差小于8 ps，全态插入损耗小于22 dB，插损波动小于±1 dB，全频带输入输出电压驻波比(VSWR)小于1.7，整个芯片尺寸仅为4.0 mm×2.6 mm×0.07 mm。实测结果与理论仿真结果吻合良好。
延时器 砷化镓 超宽带 微波单片集成电路 True-Time Delay GaAs ultra wideband Monolithic Microwave Integrated Circuit(MMIC) 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(5): 926
1 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
3 中国电子科技集团第五十一研究所, 上海 201802
提出了一种基于微光学阵列差分真时延网络的光学多波束合成系统, 研究了该系统中结构参数与波束形成性能的关系。通过改进基于微光学阵列差分真时延网络的参数, 优化了差分真时延网络的初相位以及幅相一致性; 通过改进天线单元的参数结构, 优化了各个天线单元的方向图, 解决了合成波束时容易出现栅瓣及波束较宽的问题。所提系统可抑制栅瓣, 得到的旁瓣消光比大于10 dB, 频率为3.8 GHz时的3 dB带宽为35°, 频率为4.9 GHz 时3 dB带宽为29°, 指向误差小于1.5°, 频率覆盖范围为2~6 GHz。该系统在光学相控阵雷达中具有广阔的应用前景。
光通信 光学多波束合成系统 差分真时延网络 微光学结构
1 浙江大学光电科学与工程学院， 浙江 杭州 300027
2 中国计量大学光学与电子科技学院， 浙江 杭州 300027
设计并制作了一种全集成的基于波长路由的光真延时（OTTD）模块。该模块由两个相同的通道间隔为1.6 nm的16×16阵列波导光栅路由器（AWGR）与一组波导延时线阵级联而成。测试结果表明该模块性能优异，工作波长通道间串扰小于-27 dB，光纤端到端峰值波长的插入损耗约为12 dB。采用矢量网络分析仪测试得到延时线阵提供的光延时步长为(6.24±0.4) ps。该模块中两个阵列波导光栅路由器及延时线阵均被集成在一块硅基片之上，并且都由二氧化硅(SiO2)波导制作而成，整个器件尺寸为3.5 cm×3.5 cm。
光学器件 集成光器件 光真延时 光控相控阵雷达 阵列波导光栅路由器
