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對系統(tǒng)中各不同的天線陣元之間微波信號的相位延時的變化情況進(jìn)行相應(yīng)的控制，從而實現(xiàn)波束的形成與掃描工作，因而其擁有著無物理運(yùn)動轉(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使用電移相器控制微波信號的相移，但是傳統(tǒng)的微波移相器會使信號的瞬時帶寬受到孔徑效應(yīng)的限制，從而對相控陣天線系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響

2、，因此利用實時延技術(shù)實現(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。利用微波光子實時延技術(shù)實現(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)光延時線已經(jīng)成為相關(guān)問題研究的熱點(diǎn)方向。目前已被國外廣泛報道的各類光延時線結(jié)構(gòu)主要由有普通光纖延時結(jié)構(gòu)、色散光纖真延時結(jié)構(gòu)、微環(huán)濾波器延時結(jié)構(gòu)、空間光柵延時結(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結(jié)構(gòu)，而

3、國內(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，同時對基于色散光纖棱鏡的光延時線溫度特性進(jìn)行了理論介紹與分析。這一結(jié)構(gòu)的光相控陣天線對于光纖切割精度的要求較低，同時系統(tǒng)中采用的光學(xué)元件及各類器件的數(shù)目較少，避免了光開關(guān)的使用，能夠在顯著降低成本的同時極大的提升系統(tǒng)工作精度和工作性能。為了對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，我們對系統(tǒng)的各項參數(shù)進(jìn)行了計算并使用了Optisystem軟件對系統(tǒng)鏈路進(jìn)行仿真設(shè)計，同時通過使用MATLAB軟件對系統(tǒng)的波束指向角度進(jìn)行計算，驗證了根據(jù)相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計，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，同時得到了由于1nm的波長抖動所引起的波束指向角度偏移大約為1.92°。最后在實驗部分，我們簡單介紹了在實驗中使用的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的工作原理以及系統(tǒng)誤差校準(zhǔn)