光子技术实现相控阵波束形成是相控阵天线技术的未来发展方向，研究基于波长调谐和色散元件的光控真时延系统。对于提高光控相控阵天线的处理带宽、扫描精度等指标具有重要的意义。

图8-9所示为基于光纤色散OTTD的波束形成方案，与前面叙述的光开关配合延迟线方案不同,其真时延调谐是通过改变激光器的输出波长，从而避免了大量光开关器件的使用。

图8-9色散延迟线的OTTD方案

上述方案利用不同通道的色散差实现不同波长信号的相对延迟。但是由于光纤色散系数 较小（仅为ps/km/nm量级），因此需要千米级长度的光纤，从而增加了系统体积。为了减小系 统体积，可以采用啁啾光纤光栅替代色散光纤。

基于啁啾光纤光栅真时延系统方案如图8-10所示。该系统主要包括可调谐光源、光电调 制器、啁啾光纤光栅实延迟阵列和天线阵列等。其核心是啁啾光纤光栅真时延阵列，该阵列由多段不同喟啾系数的光纤光栅（CFBG）组成。当不同频率的光通过光环形器入射到一根光栅时，由于啁啾光栅的色散特性，会在不同的位置被反射从而经历不同的光程；不同波长的光信“入射到啁啾量从小到大排列的啁啾光栅构成的阵列，会分别在不同的等波长面（图中虚线 所示）发生反射，使各分路到达天线的信号时延不同，即通过可调谐光源改变承载射频信号的光波波长，就可以选择不同的等波长面反射信号，可以使信号在光栅上的反射点的距离差随波长线性变化，从而实现波束控制，当微波信号频率1.8~10GHz变化时，可以得到-300 - +200 ps的时延范围。

改变光纤物理长度实现时延的技术方案需要采用大量的光开关，存在体积大、结构复杂、光路损耗和噪声大及可靠性低的问题，无法实现高精度和连续扫描。与之相比采用基于啁啾光纤光栅和可调谐光源实现光控相控阵波束形成器的技术方案具有控制元件少、连续可调谐的特点该技术方案只有一个可变参量就是光源的波长，有利于提高系统的可靠性；结构简单有利于大规模阵列单元的应用场合；时延量连续可调谐有利于其工作于更高频段。

图8.10并行啁啾光纤光栅的波束控制方案

上述基于CFBG的并型波束形成方案中，每个阵元都需要一个特定啁啾系数的CFBG和环行器，造成光路结构复杂。能否釆用时分复用的方式简化系统结构呢？这就是基于CFBG的串型波束形成方案，如图8-11所示，在本方案的系统结构中，仅需要1根CFBG,该结构采用时分复用的工作方式，通过光纤光栅对各时隙进行排列成帧，光纤光栅对不同波长的时 延可表示为

经固定时延线后，通过微波开关选择时隙以改变扫描方向。

例如：信号时隙长度T=1μs，对T内中间998ns进行射频信号调制,在该时隙前后需各留出1ns的空隙，在啁啾系数为0.1nm/cm，长度L₁=10cm的线性啁啾光栅进行时延控制，时分复用信号经光栅作用后，进入时延线各天线的输入信号时延如图8-11所示，所需时延线长度L=c×T=3km，信号经过PD转换为电信号，最后利用微波开关滤波出不同时隙的信号以实现波束方向控制。