據大陸《兵工科技》雜誌報導，航空工業集團成都飛機設計研究所總設計師，主持下一代戰機研製「十三五」未來發展重點預先研究項目的王海峰先前透露了解放軍6代機的部分技術細節，而其中就包括6代機的綜合航電系統，稱下一代戰機具備全向探測能力。
分析指出，全向探測、感知是第6代戰機的一大特點，而這重要性能的關鍵之一，正是多感測器融合技術。由於採用感測器融合技術，可以實現感測器的綜合管理和資訊融合，擴大感測器的時空覆蓋範圍，提高感測器綜合系統的可信度，增強對目標的空間分辨力，擴大對電磁信號的偵察範圍，可在全波段電子戰環境中執行有源和無源探測任務，因而可大幅提高戰機對戰場態勢的全面感知力。
未來透過多感測器融合技術和智慧蒙皮技術，可將雷達天線、光學探測裝置、發射機、接收機、信號和資訊處理機，射頻電纜和其他感測器設備整合，佈置在戰機各部位的蒙皮或結構內，就能實現「感測器即飛機」的設計，使飛機具備360度態勢感知能力。
而在感測器融合技術上，殲-20已運用了多感測器融合技術，並配置了以「有源相控陣雷達+分散式光學孔徑系統」為核心的多感測器系統，具備強大的資訊化戰力。
另一方面，第6代戰機還有一個特徵，那就是由物聯網構成的作戰平臺。物聯網可將任何物品透過資訊傳感設備與互聯網連接，進行智慧識別、定位、追蹤，監控與管理。在物聯網內，無論是陸基、海基、潛基、空基，還是天基的授權使用者，都可以上線，進行識別、定位、跟蹤、監控，管理與操作，徹底提高第6代戰機的作戰效能。
分析指出，早在2012年，解放軍聯合社會研究機構，合力創建了「軍事物聯網聯合實驗室」，構建了裝備感知系統，研製了軍用自組網、單兵無人機系統，還有智慧偵察體系等諸多軍事技術，如今已經初步應用到軍事上。未來隨著智慧化與通信技術，5G網路的進一步提升和普及，物聯網技術還將進一步擴大，使6代機真正具備網路一體化的作戰能力。
此外，雷達探測技術是綜合航電系統的核心之一。中方除了進一步提升雷達的探測距離和精度之外，還在積極研究具有顛覆性的新概念雷達。第一是太赫茲雷達，它具有探測距離遠，無視隱形塗層，適應性強等優點。
目前中方已成立了多座太赫茲雷達重點專案實驗室，致力發展相關技術。分析指出，事實上，中國電子科技集團2016年6月就完成了首台全固態太赫茲成像雷達系統樣機的研製，而主要指標都達到預期效果。
第二種是微波光子雷達，集微波和光信號的傳輸、處理等優勢於一身，是相關領域的潛在顛覆性技術，具有探測距離遠，目標識別能力、抗干擾能力強，系統體積小，還有重量輕等優點。
而據中科院電子學研究所網站披露，就在2017年6月，該所已成功研製出大陸第一台微波光子雷達樣機，並透過非合作目標成像測試，獲得境內第一幅微波光子雷達成像圖。分析認為，微波光子雷達也可能出現在解放軍下一代戰機上。
法号_戒根 wrote:
據大陸《兵工科技》雜...(恕刪)
真正的領頭羊還是美國DARPA。界根就是個沒讀書的小白，自慰到不行人道!
微波光子技术自诞生以来就受到了国际学术界、工业界和国防部门的高度重视，美国国防部高级研究计划局（DAR⁃PA）近年来设立了数十个项目支持核心微波光子器件、光电振荡器、光任意波形产生（OAWG）、光模数转换（ADC）、模拟光子信号处理、模拟光子前端、光电集成等技术的研究[11]。中国和欧盟也对微波光子技术进行了重点支持，相应的器件、模块、单元技术日趋成熟。随着微波光子技术的发展，将微波光子技术应用于多功能雷达系统已成为众多国家的重要研究课题。以欧盟为例[12]，设立“全光数字雷达”（PHODIR）项目以设计和实现基于光子技术的全数字式雷达验证装置。该装置在发射机端实现了高频信号的光子学产生，同时在接收端对雷达回波信号进行了超高比特率的光子采样，发射和接收共享同一基准源，从而确保了收发相参。在PHODIR项目的基础上，设立“预工业化光子雷达设计”（PREPaRE）项目，进行微波光子雷达的预工业化设计，以期将PHODIR项目的光子雷达推向工业化。设立“用于宽带互联的集成光毫米波器件和功能”（IPHOBAC）项目，研究先进紧凑的光子源，包括高频谱纯度及稳定性的微波源，超宽带可调谐微波源和带集成天线的发射机。设立“用于下一代合成孔径雷达应用的光子前端”（GAIA）项目，发展用于未来合成孔径雷达的阵列天线所要求的光子技术，包括阵列天线的光信号分发，在发射和接收时采用集成光路对每个天线单元进行真时延控制，设计适用于大型可展开天线的光控波束形成。因此，微波光子雷达不仅被学术界认为是新型雷达的未来，也被工业界视作切实可行的解决方案。本文将回顾国内外微波光子雷达关键技术与系统集成的主要研究进展，并对微波光子雷达进一步发展进行展望。
1、微波光子雷达系统研究进展
目前国际上微波光子雷达主要有美国、欧盟、俄罗斯3条发展路径，中国也在不断跟踪研究中形成了鲜明的特色。
1.1 美国微波光子雷达研究进展
早在20世纪80年代末，美国DARPA就开始支持微波光子雷达相关的研究，并形成了图1中的发展规划。根据该规划，微波光子学在雷达系统中的应用将分3个阶段。图1（a）为传统微波雷达接收前端：雷达回波由天线阵列收集，随后放大、滤波，接着波束形成网络对来源于不同空间方向的信号进行选择，所得到的信号经传输网络送至中心处理站，变频后进入数字接收机做进一步处理。在这种雷达前端中，信号传输一般由同轴电缆完成，其传输损耗约为1 dB/m，长距离传输时需多级放大才能补偿信号衰减，而这必然引入大量的非线性和噪声，增加了能耗。因此，美国DARPA在第1阶段开展高线性模拟光链路的研究，如图1（b）所示，利用超低损耗的光纤（传输损耗仅有0.0002 dB/m）取代体积大、质量大、损耗大和易被电磁干扰的同轴电缆。这个阶段的典型成果为20世纪70年代末美国莫哈韦沙漠中的“深空网络”[13]，它由分布在数十km内的多个大型蝶形天线组成，这些天线借助光纤传输1.42 GHz超稳参考信号，并利用相控阵原理等效成一个巨大的天线。
美国DARPA微波光子雷达第2阶段的目标是实现光控（真延时）波束形成网络，用于替代在宽带情况下会出现波束倾斜、孔径渡越等问题的传统相移波束形成网络，如图1（c）所示。这个阶段的典型成果是1994 年美国休斯飞机公司（Hughes Aircraft）实现的基于光纤波束形成网络的宽带共形阵列[14]。在该阵列中，休斯飞机公司采用了电延时和光延时的混合模块实现对发射信号延时的控制，如图2所示，其中光延时模块采用的是最简单的基于光开关的延时模块。该相控阵系统实现了0.35~2.1 GHz范围内16阵元的±45°范围内1.31°的角度扫描精度，且在宽带宽角扫描时没有观测到波束倾斜效应。
进入21世纪后，随着光纤通信的蓬勃发展，光子技术越来越成熟，光电转换效率不断提升，微波光子技术也得到了飞速发展。因而，美国DARPA将微波光子雷达研究第3阶段目标定为微波光子信号处理的实现，期望研制出芯片化的微波光子雷达射频前端，如图1（d）所示。为此美国DARPA设立了诸多项目[11]，包括“高线性光子射频前端技术”（PHORFRONT），“光子型射频收发”（P-STAR），“适于射频收发的光子技术”（TROPHY），“超宽带多功能光子收发组件”（UL⁃TRA-T/R），“光任意波形产生”（OAWG），“可重构的微波光子信号处理器”（PHASER）、“大瞬时带宽AD变换中的光子带宽压缩技术”（PHOBIAC），“模拟光信号处理”（AOSP），“高精度光子微波谐振器”（APROPOS）等。目前不少项目及其衍生项目还在执行中。尽管美国DARPA对微波光子学的研究投入了大量人力财力，大大推动了微波光子学的发展，但其更加重视微波光子学基础技术的攻关，而在微波光子雷达系统上的报道较少。
1.2 欧盟微波光子雷达研究进展
不同于美国，欧盟更加关注微波光子雷达系统的研究。世界十大防务集团之一——意大利芬梅卡尼卡集团认为微波光子雷达系统的发展要分4步走，如图3所示。第1步，采用光子技术辅助射频功能的完成，主要包括利用光纤进行射频信号的远距离传输等；第2步，采用光子完成复杂的射频功能，包括高频高稳高纯微波信号的光学产生，利用光子技术进行微波信号的移相滤波变频采样等处理；第3步，光子技术取代部分电技术在雷达系统中发挥作用，主要涉及光控波束形成在部分雷达系统中的应用；第4步，采用光子技术构建雷达系统，亦即实现全光的雷达收发样机。
欧盟第1次在雷达系统中测试微波光子技术要追溯到1996年欧洲最大防务电子集团——泰勒斯（Thales）集团完成的光控相控阵样机[15]，如图4（a）所示。不同于美国休斯飞机公司的光纤波束控制雷达系统，泰勒斯集团的光控相控阵系统采用了空间光延时模块对信号的延时进行控制。该系统工作于2.5~3.5 GHz，拥有16个阵元，可实现5 bit的延时控制和6 bit的相位控制。实验中完成了2.7~3.1 GHz范围内±20°的波束控制，无波束倾斜效应。此后泰勒斯集团还基于空间光延时实现了紧凑的真延时单元，并进行了外场测试，可实现6~18 GHz，扫描角度为±20°的无波束倾斜波束控制。
Fig. 4 Optically controlled phased array prototype of Thales, the photo of true time delay module, and the results of the field test
2013年，意大利国家光子网络实验室的Bogoni团队完成了1个结合微波光子多载波产生、发射和接收的光子雷达收发信机PHODIR（图5（a）），该工作于2014年3月在《Nature》
发表[16]。在发射端，具有超低抖动的锁模激光器产生1串光频梳输入到微波光子信号发生器中。在微波光子信号发生器中，光频梳信号被分成两路，分别经过2个光滤波器选出2根梳齿，其中1根梳齿调制上中频信号，另1根梳齿经过频移后与前1根梳齿合并拍频，实现雷达发射信号的产生。通过选择不同的梳齿可以产生400 MHz~40 GHz频率步进可调的雷达发射信号。在接收端，利用锁模激光器产生的光脉冲对接收到的雷达回波进行超快采样。采样后的信号经过光串并转换和时域拉伸进行降速，再进入低速电模数转换器中做进一步的量化和编码。该方案采用了锁模激光器为雷达发射机提供可重构波形，理论上可以产生上百GHz的微波信号，同时为接收机的光模数变换提供超低抖动的窄脉冲，避免了混频器的使用，提高了系统的稳定性和灵敏度，保证了收发相差。PHODIR雷达还进行了外场测试，得到了如图5（b）~（e）所示的结果。其中图5（b）为外场测试飞机的起飞轨道，图5（c）为A所在点的距离-速度图，图5（d）为距离和速度分辨率的放大图，图5（e）为未使用编码时的距离图，图5（f）为使用了13位巴克码编码的距离图。从实验结果可以看出，未使用编码前系统的距离分辨率为150 m，速度分辨率为2 km/h。编码后系统的距离分辨率提升至23 m。该系统的探测距离可达30 km。
2015年，Bogoni研究组[17]对系统进行了改进，将PHODIR雷达拓展至双波段。系统核心是1个双波段射频发射机和1个双波段射频接收机，如图6所示。在发射端，锁模激光器产生的宽谱信号分成3路，分别通过3个光滤波器选出不同载波的光梳齿，其中第1路被调制上中频波形信号，后与第2路和第3 路合并拍频，拍频可以得到2 个载有信息的射频信号。分两路由2个射频前端进行选频放大，而后经过天线发射出去。在接收端，天线接收到的雷达回波经过选频放大等操作被重新调制回锁模激光器的1个梳齿上，与另外2根梳齿合并混频，从而将射频信号下变频到中频。所得到的中频信号输入电模数转换器和数字信号处理模块中进一步处理。该研究小组还对PHODIR双波段雷达进行了外场测试，首先对比了PHODIR 和商用X波段SEAEAGLE 雷达成像结果，如图7所示。图7（a）为光子雷达探测到港口图片，图7（b）、（c）分别是SEAEAGLE雷达和双波段微波光子雷达X频段分系统的平面位置指示器图像，二者符合极好，证明该双波段雷达样机已达到了商用先进雷达的性能。随后又同时发射S和X波段波形对港口的一艘轮船进行成像和测速，并利用发射的S和X波段波形内在的相参性将两波形进行数据融合，省去了数据融合时复杂的相位校准算法，最终等效成带宽为两信号带宽之和的信号。图8（a）为目标的图像，图8（b）、（c）分别为S、X波段探测到的一维距离像，图8（d）是利用融合算法合成的一维距离像。此时的探测精度相当于两信号带宽之和对应的探测精度，使得图中显示出了更多的细节。该小组还对更多的非合作目标进行了合成孔径成像，如图8（e）~（j）所示。图8（e）为空中非合作目标波音737，图8（h）为海上非合作目标轮船。图8（f）和（g）分别为S波段和X波段对图8（e）的成像结果，图8（i）和（j）分别为S波段和X波段对图8（h）的成像结果。该系统的最大优点在于通过同一个发射机和接收机同时实现了双波段信号的发射与接收，大大降低了系统对硬件的要求。此外，该系统在发射机和接收机中使用了同一个锁模激光器，保证了收发的相干性，有利于通过光混频方法将信号频率降到中频处理。然而，要实现对发射信号频率的灵活选择，要么需要多组特定频率的雷达射频前端，要么需要性能较好的可调谐电滤波器，这仍然是该系统的挑战之一。
除了对全光多波段雷达样机的探索，Bogoni团队还研究了雷达/通信双用途原型机[18]，基本框图如图9所示。系统中通过一个雷达发射机产生并发射中心频率为2.4 GHz、带宽为20 MHz的雷达信号测试动目标“汽车”的距离和速度，同时通过1个通信发射机发射4.9 GHz的64-QAM信号用于无线通信。两信号通过相互独立的天线发射，但被同一个开槽波导阵列双波段天线接收，输入到同一个射频接收机中进行处理。通过同时对两信号进行光下变频处理。一方面测得了汽车的行驶速度约为50 km/h，距离约为13.8 m，另一方面，在雷达信号存在的情况下，通信信号的误差矢量幅度并没有什么变化，说明两分系统之间不会互生干扰。与没有光电下变频，直接接收电信号对比，仅有光电电光转换引入的3 dB左右损耗。上述系统的实现，说明未来该原型机能够利用同一个光子收发信机和天线完成多波段、多制式信号的产生、发射、接收和检测，实现真正意义上软硬件共享的雷达/通信一体化系统。除此以外，该研究小组还研究了激光雷达和射频雷达的综合系统[19]，利用同一个锁模激光器分别为激光雷达和射频雷达提供高稳定的光源，在节省硬件资源的同时，也使得两雷达系统可以互为补充，增加了雷达系统在作战环境中的鲁棒性。
俄罗斯也一直在发展微波光子雷达技术，由于其主要论文均由俄文撰写，国际社会对其研究进展了解甚少，直至2014年俄罗斯最大的无线电子设备制造商无线电电子技术联合集团（KRET）公开宣布，受俄罗斯政府资助开展“射频光子相控阵”（ROFAR）项目研究。该项目旨在开发基于光子技术的通用技术和核心器件，制造射频光子相控阵样机，用于下一代雷达和电子战系统。根据俄罗斯塔斯社最新报道称，ROFAR 采用分布式系统，可以发射带宽高达100 GHz的信号，发射机能效大于60%，可以对几百km外的物体实现3D成像[20]。相对于传统雷达，ROFAR雷达的系统质量降低50%，分辨率可以提升数10倍。未来，这些射频光子相控阵单元有望用于俄罗斯“智能蒙皮”计划中和第六代战斗机上，实现集无源侦收、有源探测、电子对抗和安全通信多功能于一体的360°全覆盖扫描以及机上资源的一体化调度；ROFAR也有可能安装在俄罗斯正在研制的飞艇上，利用飞艇大表面优势，将天线阵列分布于蒙皮上，为俄罗斯提供导弹预警
1.4 国内微波光子雷达研究进展
从公开的报道来看，国内微波光子雷达的研究可以追溯至21世纪初，虽然相比美国和欧盟起步略晚，但发展极为迅速。2013年南京航空航天大学成立了雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室，先后开展了基于光纤连接的分布式雷达[21-22]、超宽带噪声雷达[23-25]、无源雷达[26]等雷达系统研究。2017年6月，南京航空航天大学联合中国电子科技集团第14研究所研制出了可实现小目标实时成像的微波光子雷达验证系统[27]，如图11所示。该系统发射端利用微波光子倍频技术将4.5~6.5 GHz 的线性调频信号倍频到K 波段（18~26GHz），由天线辐射到自由空间。该宽带信号经待测目标反射后，由接收天线收集并与参考信号进行光混频去斜，得到仅包含目标距离，多普勒频移等信息的低速信号。通过数字信号处理实现对待测目标的实时成像。该系统利用微波光子技术对接收信号进行预处理，在不损失信息量的前提下极大地压缩了数据量，成功实现了对小尺寸目标的实时高分辨成像，成像精度优于2 cm。此技术突破了电子技术对带宽与处理速度的限制，能为高精度实时雷达目标监测提供可靠的技术支持。课题组还对小型非合作目标无人机进行了高清实时成像。同期，中国科学院电子学研究所微波成像技术国家重点实验室的研究团队也完成了基于微波光子技术的SAR成像研究[28]，其雷达发射信号带宽为600 MHz，对应成像分辨率25 cm。该系统实现了大型非合作目标波音737的成像，如图12所示，有效论证了微波光子雷达的可行性。清华大学也报道了一种用于测距和成像的光子雷达系统[29]，该系统利用1个4位光数模转换器（DAC）产生了1个中心频率10 GHz，带宽4 GHz的线性调频信号，经发射天线发射、目标反射及接收天线接收后，携带上目标的距离和速度等信息。该光子雷达系统的距离精度为5 cm，测速精度为2 m/s。此外，2015年上海交通大学还报道了基于锁模激光器的光子雷达系统，用于测距[30]，该系统原理如图13所示，发射机利用两路啁啾的光脉冲拍频得到中心频率和带宽可调谐的线性调频信号，经过待测目标反射回接收天线，所接收的信号经过光电调制器调制到光信号的幅度上，再经过一段色散光纤进行时域拉伸后输入光电探测器进行包络探测，得到携带距离信息的信号。在测距实验中，所产生的线性调频信号中心频率为10 GHz，带宽为4 GHz，成功区分出4 m外相距6 cm的2个目标。
从上述若干典型微波光子雷达系统可以看出，微波光子技术的引入可以大大提升了雷达系统的性能，例如探测精度得到提升、多波段多功能实现融合等，但大部分雷达系统还只是能力演示，难以真正实用，因此，对微波光子雷达系统中关键技术的研究与提升仍然是当前关键。
2、微波光子雷达关键技术
雷达是通过发射电磁波并接收回波来探测目标位置、速度和特性的系统，一般由中控设备、发射机、接收机等组成，基本原理如图14所示。波形发生器产生的雷达波形与本振信号混频至所需波段，通过波束形成网络实现发射波束的空间指向控制，经由阵列天线辐射到空间。接收时，接收到的信号经过分发、切换和传输，再经过波束形成网络实现不同空间方向的信号收集，随后变频、滤波、数字化，输入到信号处理器中进一步处理。从上述系统可以看出，雷达系统的关键技术包括高性能本振产生、任意波形产生、混频、波束形成、模数转换等。下面从5方面深入探讨微波光子雷达的关键技术。
如果你還有興趣，到下面網站去
http://www.mwrf.net/tech/thz/2018/24364.html
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