光控相控阵天线系统,采用光真时延迟线技术实现天线单元间的微波光子移相,可以有效地抵消孔径渡越时间对雷达带宽的限制,从而实现天线波束宽带宽角度扫描。使用光真时延迟线技术实现的光波束形成网络具有大瞬时带宽、低损耗、无波束偏斜等一系列优点。本文提出了一种新颖的多通道多比特可编程的波束形成网络。首先介绍了光波束形成网络的研究现状,指明了光控相控阵雷达的发展趋势。其次,从理论上分析了相控阵天线波束扫描原理,探讨了光真时延迟线对微波移相的补偿技术。最后,提出了两种基于光波分复用结构的波束形成网络,分别从光纤延迟线的设计需求,高精度光纤延迟线的制作,真时延迟单元的性能测试和波束形成网络的性能测试等四个方面开展深入的研究工作。具体研究内容从以下四个方面展开:(1)对比分析了光波束形成网络的国内外研究现状。通过对最新研究动态的跟踪,指出大型相控阵天线系统的集成化方案和全光控相控阵雷达的研制是未来光控相控阵雷达的两个重要研究方向。(2)理论分析了相控阵天线的波束扫描原理,指出了传统相控阵天线的孔径效应问题,并给出了利用光纤真时延迟线补偿技术的解决方案以及光波束形成网络的基本框架,探讨了一下光控相控阵天线系统中天线单元数目对方向图的影响。(3)提出了基于密集波分复用器的光波束形成网络,详细介绍了高精度光纤延迟线的制作流程,利用精密反射仪实现真时延迟单元光纤延迟线的在线制作和测量,通过矢量网络分析对整个波束形成网络的插入损耗和真时延迟进行测量,并根据实验数据对方向图进行仿真分析。(4)提出了基于阵列波导光栅的改进型光波束形成网络,从光学器件的优化选择上分析了如何提高波束形成网络的性能。利用矢量网络分析完成真时延迟单元光纤延迟线的在线制作和测量,重点分析了真时延迟单元各通道间的幅值和相位抖动水平。最后设计完成一个8通道3比特的波束形成网络,并制作了原理样机。