[發明專利]基于微腔和全介質天線陣列微波光子有源無源靜默雷達

在審

• 申請號: 202010039870.5
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111060905A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 王亞蘭;王安樂;李翔;王黨衛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍預警學院
• 主分類號: G01S13/87
• 分類號: G01S13/87;G01S7/481;G01S17/88
• 代理公司: 北京翔石知識產權代理事務所(普通合伙) 11816
• 代理人: 李勇

本發明提供一種基于微腔和全介質天線陣列微波光子有源無源靜默雷達，包括：所述介質天線和微腔陣列結構應用到微波光子雷達系統前端，獲得抗大功率微波武器的小型化高靈敏度微波光子雷達系統，并結合微波光子雷達發射技術，實現有源雷達和無源雷達的完美結合，實現有源無源微腔結構和介質天線陣列的微波光子抗摧毀雷達。本發明不僅有利于雷達未來對抗高功率武器，而且可以實現小型化的應用，同時具有超高的靈敏度，為未來的實戰應用提供了可靠的保障，在未來信息化作戰中起到了革命性的創新。

技術領域

本發明涉及雷達技術領域，尤其涉及一種基于微腔和全介質天線陣列微波光子有源無源靜默雷達。

背景技術

高功率微波武器對人類社會的威脅雖然殘酷，但依然存在著現實的危險。因為這種高功率武器對電路系統中的所有電子產品的靈敏性具有摧毀性的損害。而隨著信息化社會的發展，通信容量和速度的提升使得小型化，集成化，高靈敏度成為現代通信接收設備的發展必然趨勢。這也同時加劇了當今電子設備對大功率武器的防御性能的急劇下降。如何解決這兩個問題所面臨的矛盾點從而獲得小型化，集成化，高靈敏度的抗電磁摧毀的現代微波接收設備成了人們關注的焦點。

基于全介質天線和微腔結構的微波光子雷達技術，不僅從根本上解決了大功率武器的威脅性，也對未來雷達系統的小型化和集成化提供了飛躍性的提升。首先，因為大功率武器是通過天線給予電磁輻射提供了一個直接的入口，微波通訊系統在高功率武器面前顯得尤為脆弱。基于全介質微腔結構的微波光子接收前端，是一種完全脫離了金屬元件的傳輸，它避免了傳統微波接收器中的“軟肋”，獲得了接收前端和后端電子數據處理線路的電子隔離。其次，微波光子技術是將微波技術與光子技術相融合，可以同時發揮微波精細和光子寬帶的優勢，在信號傳輸上具有超寬的帶寬、超低的損耗。射頻傳輸鏈路充分利用光纖的寬帶特性，通過近似無損的傳輸，可大大提高系統的動態范圍，有利于實現遠端分布的雷達寬帶信號接入，并且在實現長距離無中繼傳輸同時又能有效的減少傳輸鏈路的體積和重量。因此，將微波光子鏈路應用在無源分布式雷達上可以發揮巨大的優勢。

盡管基于光纖傳播媒介的光電振蕩有他們完美的穩定性，但是卻也因為光線的存在引入了溫度穩定性的問題。再加上基于光纖的光電振蕩器的重量問題，這個運輸帶來了問題。并且體積大的問題也同時加大了溫控的難度，使得這種微波產生方法很難應用于機載雷達和集成雷達，并且光纖的引入還會帶來不可避免的相移，這將進一步限制了長期穩定度的實現。所以，在基于光纖的光電振蕩的研究中發現了這個問題，采用色散補償的方法彌補了光纖色散帶來的頻率調諧范圍的限制，實現了4GHz-40GHz連續可調的光電振蕩，但也進一步增加了系統的復雜性。基于微腔結構的微波光子技術在結合了微波光子技術的已有優點的同時，利用微腔這種特殊結構替代原始光路中的傳輸媒介，不僅有效的解決了光纖帶來的長穩問題、體積問題和色散問題，還可以很好的和全介質天線結合在一起，做到接收前端對電子的屏蔽作用，可以達到抗摧毀性，小型化，寬調諧和高靈敏度的完美結合。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施例部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

為至少部分地解決上述技術問題，本發明提供了基于微腔和全介質天線陣列微波光子有源無源靜默雷達，包括：發射鏈路、發射天線、接收天線、接收支路及數據處理與控制模塊。

首先，所述發射鏈路包括：激光器、微波信號源、相位調制器1、光控波束形成、光開關、光電探測器1組、功放和發射天線陣列，所述激光器、微波信號源、相位調制器1、光控波束形成、光開關、光電探測器1組每兩組之間用光波導連接，所述微波信號源與相位調制器1之間用射頻波導連接，所述功放與發射天線陣列之間用射頻波導連接。在發射端，利用微波光子方法產生雷達發射信號，在光域區域利用光波束形成網絡，形成相控陣發射的真延時控制結構，然后通過天線發射到空間中去，光電探測器之前設置有光開關系統以便于來控制發射端的開關。