【最新成果】基于微波光子学的分布式相参孔径雷达

作为国防千里眼的雷达，看得“更远、更快、更清晰”一直是其发展所追求的目标。如何适应未来多变的应用环境、快速精准的发现诸如无人机一类的威胁大、难发现的弱小目标，成为当下研究的重点和难点。采用更大的孔径的天线可以提高雷达威力，有利于目标发现，但是更大的天线尺寸意味着体积、重量、控制复杂度和灵活性上的巨大代价，难以应用于实际场景。

分布式相参孔径雷达（DCAR）利用多个空间分离的天线孔径，向同一区域辐射信号,实现空间电磁波相参合成的雷达系统。它由多部小孔径的单元雷达组成，各子孔径空间分散，协同工作，发射和接收的信号满足“相位相参”的要求。理论上，N个单元雷达协同工作、相参收发，可以实现N的3次方的信噪比增益。因其具有系统灵活、扩展性强、探测分辨力高、威力大、成本低等优势，近年来受到国内外研究者的广泛关注。但是，要在多个分散的单元雷达间同时实现高频、宽带信号的相参接收和发射，存在着诸多原理和实现上的困难。

图1 分布式相参孔径雷达示意图

针对这一问题，清华大学郑小平教授团队在国家自然科学基金重大项目的支持下，将近年来发展迅速的微波光子技术与分布式相参孔径雷达相结合，首先通过光子学的手段，利用微波光子技术产生、传输和处理微波信号，实现基本的雷达功能；进而利用光纤传输、分配雷达信号，同时对收发波形的时间和相位进行精准调控，研制基于微波光子学的分布式相参孔径雷达。

该工作已发表在《雷达学报》2019年第2期“微波光子雷达技术”专题“基于微波光子学的分布式相参孔径雷达”（李尚远，肖雪迪，郑小平）。

该文首先介绍了分布式相参孔径雷达的概况、基本原理和国内外发展情况；然后结合分布式相参孔径雷达的关键技术，阐述微波光子技术与分布式相参孔径雷达相融合的途径；最后介绍清华大学在基于微波光子学的分布式相参孔径雷达方面的工作。

研究以验证原理可行性为牵引，重点验证了符合分布式相参孔径雷达三个工作模式的高频、宽带、多路正交波形的微波光子产生方法，初步验证了系统总体框架和算法的可行性。最终对于空间放置的散射体，实现了8.3dB的探测信噪比增益和5cm的距离分辨率。

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