基于色散光纖棱鏡的光控波束形成及溫度特性研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，為了滿足人們對(duì)于雷達(dá)技術(shù)要求的不斷提升，有關(guān)相控陣天線的相關(guān)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。相控陣天線可以通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中各不同的天線陣元之間微波信號(hào)的相位延時(shí)的變化情況進(jìn)行相應(yīng)的控制，從而實(shí)現(xiàn)波束的形成與掃描工作，因而其擁有著無(wú)物理運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向、波束指向范圍精準(zhǔn)并且靈活度較高的優(yōu)點(diǎn)。然而目前在寬帶相控陣天線中通常會(huì)使用電移相器控制微波信號(hào)的相移，但是傳統(tǒng)的微波移相器會(huì)使信號(hào)的瞬時(shí)帶寬受到孔徑效應(yīng)的限制，從而對(duì)相控陣天線系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響

2、，因此利用實(shí)時(shí)延技術(shù)實(shí)現(xiàn)相控陣天線系統(tǒng)就成為解決這一難題的有效手段之一。利用微波光子實(shí)時(shí)延技術(shù)實(shí)現(xiàn)的光控相控陣天線與傳統(tǒng)的相控陣天線系統(tǒng)相比其信號(hào)損耗較低，工作帶寬范圍大，生存能力強(qiáng)，保密性能也更優(yōu)秀，因此基于微波光子技術(shù)的可調(diào)光延時(shí)線已經(jīng)成為相關(guān)問(wèn)題研究的熱點(diǎn)方向。目前已被國(guó)外廣泛報(bào)道的各類光延時(shí)線結(jié)構(gòu)主要由有普通光纖延時(shí)結(jié)構(gòu)、色散光纖真延時(shí)結(jié)構(gòu)、微環(huán)濾波器延時(shí)結(jié)構(gòu)、空間光柵延時(shí)結(jié)構(gòu)以及利用布拉格光柵和啁啾光柵等光纖光柵的延時(shí)結(jié)構(gòu)，而

3、國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究則起步較晚，且尚在發(fā)展階段。因此本文在此基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)了一種基于色散光纖棱鏡的光相控陣天線波束形成系統(tǒng)，并詳細(xì)介紹了其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理，同時(shí)對(duì)基于色散光纖棱鏡的光延時(shí)線溫度特性進(jìn)行了理論介紹與分析。這一結(jié)構(gòu)的光相控陣天線對(duì)于光纖切割精度的要求較低，同時(shí)系統(tǒng)中采用的光學(xué)元件及各類器件的數(shù)目較少，避免了光開(kāi)關(guān)的使用，能夠在顯著降低成本的同時(shí)極大的提升系統(tǒng)工作精度和工作性能。為了對(duì)基于色散光纖棱鏡的光相控陣天線系統(tǒng)波束成系統(tǒng)的

4、性能與可行性進(jìn)行具體分析，我們對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算并使用了Optisystem軟件對(duì)系統(tǒng)鏈路進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，同時(shí)通過(guò)使用MATLAB軟件對(duì)系統(tǒng)的波束指向角度進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證了根據(jù)相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)，Ka頻段下的基于色散光纖棱鏡的光相控陣天線系統(tǒng)可以±30°的波束指向范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，同時(shí)得到了由于1nm的波長(zhǎng)抖動(dòng)所引起的波束指向角度偏移大約為1.92°。最后在實(shí)驗(yàn)部分，我們簡(jiǎn)單介紹了在實(shí)驗(yàn)中使用的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的工作原理以及系統(tǒng)誤差校準(zhǔn)