硅基微波光子波束形成器研究进展

微波波束形成器是相控阵雷达、5G通信基站等射频发射系统中的核心器件。近年来硅基微波光子波束形成器以其带宽大、尺寸紧凑、重量轻、损耗低、抗电磁干扰等优势成为微波光子学中的研究热点之一。文章从微波光子波束形成的基本原理和性能指标出发,总结了近年来应用于微波光子波束形成器的多种集成可调光学真延迟线结构和波束形成网络架构,并介绍了微波光子波束形成系统集成芯片和自动化控制的最新进展,最后对硅基微波光子波束形成器的未来发展进行了展望。     

基于二维测向与波束形成结合的多目标跟踪

阵列信号的侦察与跟踪是两个同样重要的问题，本文就二维空间移动信号的跟踪问题提出了一种稳健而快速的跟踪方法，即波束形成与定点号子空间搜索相结合的方法，对二维空间中的多个信号同时进行跟踪与波束形成，在分批数据处理的基础上实现信号的跟踪截取，从而提高信号的跟踪能力。文中还通过平面阵对空间二维信号的接收响应模糊性分析 证明了算法的有效性。     

基于二维测向与波束形成结合的多目标跟踪

阵列信号的侦察与跟踪是两个同样重要的问题,本文就二维空间移动信号的跟踪问题提出了一种稳健而快速的跟踪方法,即波束形成与定点信号子空间搜索相结合的方法,对二维空间中的多个信号同时进行跟踪与波束形成,在分批数据处理的基础上实现信号的跟踪截取,从而提高信号的跟踪能力。文中还通过平面阵对空间二维信号的接收响应模糊性分析证明了算法的有效性。     

宽带光控阵多波束超分辨测向算法

为了解决多信号并存时多波束系统的测向问题,针对宽带光控阵幅度加权和时延控制的多波束形成方式,提出了一种宽带波束域超分辨测向算法。建立了宽带光控阵多波束数据模型,首先将接收数据变换到频域,进行频谱分析,然后选择较大信号频率分量分别进行超分辨谱估计,最后将各频点估计结果融合得到最终的估计值。分析了波束参数的选取,包括波束数目、波束间隔以及幅度加权方式对算法性能的影响。算法能够分辨同时达到多波束系统的多个信号,仿真实验验证了算法的有效性和正确性。      

二维束宽恒定的二阶锥规划波束形成方法

二阶锥规划作为凸优化理论的一个分支,近些年来已应用于波束形成的研究,但在已有研究中基于均匀线阵的一维波束形成研究得较多,且较少考虑不同指向下的束宽恒定问题。因此,基于矩形平面阵,将二阶锥规划的一维束宽恒定波束形成方法扩展到二维作为主要研究目标,首先采用Dolph-Chebyshev加权方法设计出二维参考波束,再以主瓣逼近和旁瓣最小为约束,引入二阶锥规划方法设计了支持不同俯仰角和方位角指向的二维波束。经仿真分析,所提方法可实现在三维空间中的不同指向下的波束形成,且在俯仰角设定后,在不同方位指向下可实现3 dB束宽较恒定的波束,减少了指向对波束特性的影响,方便于应用。     

基于子阵的数字多波束形成技术研究

数字多波束技术具有在不影响天线增益的情况下增加系统空域覆盖范围的优点，因此在电子战领域受到很大关注。通过对基于子阵的数字多波束形成方法的分析、计算机仿真和性能分析，提出电子战系统采用此项技术的制约因素和需要解决的技术问题，工程实现时可以以此为参考，合理的使用基于子阵的数字多波束形成技术。     

基于凸优化的频率方向二维恒定束宽波束形成技术

针对传统波束的主瓣宽度会随波束指向和信号频率不同而变化,提出了一种基于凸优化的频率方向二维恒定束宽波束形成算法.该算法先采用非线性约束优化实现参考频点的方向不变恒定束宽,然后针对频带内各子带中心频率在每个指向上采用二阶锥约束,实现频率方向的二维恒定束宽.仿真结果表明,该算法能够在主波束指向±40°范围内有效地形成方向不变恒定束宽,同时在每个主波束指向上得到良好的频率不变恒定束宽波束图.     

数字多波束形成系统的分析设计

数字波束形成技术在阵列信号处理中应用愈来愈广泛，采用数字波束形成技术实现多波束具有很高的灵活性。论文对数字式多波束形成系统进行了较详细的分析，对工程设计中波束宽度、影响波束合成效率的主要因素进行了仿真分析，对系统的幅相校准方法进行了讨论。文中给出设计完成后的系统硬件及说明。     

基于硅基集成的模拟信号处理及其在微波光子前端中的应用

模拟信号处理单元是微波光子前端中的重要组成部分,其性能在很大程度上决定了整个系统的性能,其中硅基光子集成的信号处理单元因其尺寸小和性能优良等优势获得了更多的关注。综述了硅基光子信号处理单元以及其在微波光子前端中应用的相关研究成果。     

集成光子学微波移相器研究进展

从集成光子学多路、高精度微波移相器在光控相控阵雷达系统中的应用背景出发,探讨了该器件的研究进展和应用前景.     

Si基芯片光互连研究进展

综述了近年来Si基光互连,尤其是和微电子工艺兼容程度较高的芯片间和芯片内的光互连的进展。Luxtera公司已经率先实现了除光源外的所有光子器件的单片集成,IBM也提出并开始实施微电子学领域的片内光互连的技术方案,但Si基光互连大部分还停留在各构建单元器件性能提高的阶段,例如Si基发光、Si波导、Si波导耦合器、Si基调制器及光开关、Si基探测器以及用于光波导器件阵列的WDM技术。此外,还对Si基光源、光纤耦合、偏振敏感性以及光子器件的热稳定性提出了看法。总之,随着各种构建单元器件的综合性能、CMOS工艺兼容度、制备成品率的提高以及光电融合单片集成工艺的突破,光互连最终会成为现实,并引发微电子技术和IC行业的下一场革命。     

硅基异质集成技术发展趋势与进展

目前主流的异质集成技术有单片异质外延生长、外延层转移和小芯片微米级组装。硅基异质集成主要是指以硅材料为衬底集成异质材料(器件)所形成的集成电路技术。它首先在军用微电子研究中得到重视,并逐渐在民用领域扩展。硅基异质集成技术正处于芯片级集成向晶体管级集成的发展初期,已有关于晶体管级和亚晶体管级集成的报道。本文重点研究了单片三维集成电路(3D SoC)、太赫兹SiGe HBT器件、超高速光互连封装级系统(SiP)、单片集成电磁微系统等硅基异质集成技术前沿,展现了硅基异质集成技术的发展趋势,及其在军用和民用通信、智能传感技术发展中所具有的重要意义。     

光控相控阵雷达发展动态和实现中的关键技术

本文讨论了光控相控阵雷达的原理和发展现状,介绍了光控技术在宽带宽角扫描相控阵雷达中的应用和优点,详细阐述了不同光实时延迟线(OTTD)的主要构成原理和技术特点,讨论了雷达微波信号的光调制技术和探测技术现状,指出了光控相控阵雷达技术可能的应用方向.文中重点讨论了光控相控阵雷达实现中需解决的关键技术,包括总体设计方案中的系统指标分配,雷达阵面结构设计时光器件温度特性的考虑,微波信号光纤传输中的幅相一致性、动态范围、非线性相位等,OTTD设计加工中的波束切换时间、插入损耗、隔离度、延时精度等.针对OTTD加工中难免存在的加工误差,文中提出了子阵OTTD与阵元移相器联合波控的方法.     

光控相控阵多通道芯片集成方案研究

光控相控阵的延时网络借助于光电子器件实现宽带微波模拟信号处理,有效突破了电子瓶颈的限制。针对光控相控阵中多通道光延时网络芯片全集成架构,进行了深入论证,研究了光延时网络中激光源、载波抑制及延时精度等因素的影响。提出了一种可用于光控相控阵设计的多通道全集成光芯片的架构方案,并搭建了S频段光链路实验平台验证。结果表明,基于该多通道架构方案的延时网络可实现宽带范围内射频增益合成。     

基于微波光子的光学波束合成理论与仿真

光学波束合成技术是利用光信号作为载波携带射频信息而实现的一种新型的宽带射频波束合成技术,即用光信号来传输以及分配射频信号,实现射频信号的光波控制.文章介绍了基于微波光子的光学波束合成原理,重点介绍了光非相干和光相干波束合成架构,通过详细的理论公式推导以及软件仿真,表明上述两种光学波束合成架构可对多天线接收信号实现信号合成.针对目前大阵列天线单元系统对光学波束合成技术的迫切需求,利用光相干和非相干波束合成的各自优势,提出了一种适用于千量级天线阵列规模的光学波束合成架构,为光学波束合成技术在相控阵雷达、电子对抗等领域的应用提供解决方案.     

微波光子技术的研究进展

微波光子技术是融合微波技术和光子技术的一门新兴前沿技术,它集成了无线通信的灵活性和光通信的大容量特性、低损耗和抗电磁干扰等特性而迅速成为研究热点.介绍了微波光子系统的基本构想和几种关键技术,回顾和展望微波光子技术的应用以及未来的研究动向.     

基于端面耦合的InP基激光器/硅光波导混合集成技术研究

针对硅光子集成回路缺少实用化光源的问题,提出了一种1.55μm波段InP基FP激光器芯片、InP基PIN光电探测器芯片与硅光波导芯片集成模块的设计与制备方法。使用CMOS工艺兼容的硅光无源器件制备工艺,设计并制备了倒拉锥型端面耦合器,与锥形透镜光纤耦合效率为36.7%。采用微组装对准技术将激光器芯片与硅波导芯片耦合、UV固化胶固化后耦合效率为35.8%,1 dB耦合对准容差横向为1.2μm,纵向为0.95μm。     

Van der Waals Integration Based on Two-Dimensional Materials for High-Performance Infrared Photodetectors

Infrared photodetectors have been widely applied in various fields, including thermal imaging, biomedical imaging, and communication. Van der Waals (vdW) integration based on 2D materials provides a new solution for high-performance infrared photodetectors due to the versatile device configurations and excellent photoelectric properties. In recent years, great progress has been made in infrared photodetectors based on vdW integration. In this review, recent progress in vdW integration-based infrared photodetectors is presented. First, the working mechanisms and advantages of photodetectors with different structures and band alignments are presented. Then, the recent progress of vdW integration-based infrared photodetectors is reviewed, focusing on 2D/nD (n  =  0, 1, 2, 3) vdW integration, and the band engineering as well as the performance of the photodetectors are discussed in detail. Finally, a summary is delivered, and the challenges and future directions of vdW integration-based infrared photodetectors are provided.