中國首部微波光子雷達誕生 解析度比國際高一個數量級

科技日報6月12日報道，中科院電子學研究所網站12日披露，該所成功研製出我國第一台微波光子雷達樣機，並通過外場非合作目標成像測試，獲得國內第一幅微波光子雷達成像圖樣，在圖像解析度上比國際水平高出一個數量級。

微波光子雷達作為前沿科技項目，是結合了微波光子技術和雷達技術的多學科交叉領域，微波光子雷達作為雷達發展的新形態，能有效克服傳統電子器件的技術瓶頸，改善和提高傳統雷達多項技術性能，為雷達等電子裝備技術與形態帶來變革。

微波光子技術在電子系統中的發展歷程

微波光子學最早的應用起源於70年代，應用於對太空的通訊。而微波光子雷達最早的研究開始於1995年。

世界上第一部真正算得上微波光子雷達樣機的是2009年啟動的義大利PHODIR項目，2013年實現對非合作民航客機的跟蹤和測量

到2016年5月，世界首部雙波段微波光子雷達實現了對空中和海上非合作目標的ISAR成像。

圖為：（A）波音737-800飛機，（B）和（C）是利用S波段和X波段對該飛機的ISAR成像結果；（D）目標油輪，（E）和（F）是S波段和X波段對油輪的ISAR成像結果

而此次中科院電子所成功研製了國內首部微波光子雷達樣機。樣機並進行了外場非合作目標的逆合成孔徑成像測試，獲得了國內第一幅微波光子雷達成像圖樣，推動了新技術新體制雷達研究的發展。

中國首部微波光子雷達採用雙站雷達體制和光子架構，在發射機和接收機的射頻前端分別引入雷達信號微波光子產生和去調頻接收技術，能夠支持寬頻工作，具有提升距離向解析度的潛力。外場獲得的圖像解析度比已知報道的國際同類微波光子雷達提高一個數量級，圖像清晰度也有明顯提升。

對比發表在《自然》雜誌上的國外微波光子雷達系統所進行的外場成像結果，如圖2所示，電子所的微波光子雷達系統成像結果具有明顯的改善

採訪過程中，微波光子雷達樣機的研製負責人李王哲研究員告訴科技日報記者，研究團隊對雷達總體光子架構設計、雷達信號光子產生和光子壓縮處理，以及成像演算法等關鍵技術進行了攻關；在經過實驗平台原理驗證、微波暗室轉檯實驗、系統集成聯調和外場試驗等一系列測試後，成功實現了對空中隨機目標——波音737飛機的快速成像。

在此次外場測試中，對包含波音737飛機在內的不同機型、不同距離、不同視角下進行了成像測試。得益於微波光子雷達架構，以及光子技術在寬頻信號產生、處理以及系統雜散抑制等方面的獨特優勢，微波光子雷達成像快，解析度高，能夠清晰的識別目標的結構細節，比如飛機發動機、尾翼以及襟翼導軌等結構。測試過程充分展示了微波光子雷達對目標結構特徵的辨識能力優勢。

作為中國科學院電子所一室的重點研究項目，微波光子雷達的研究得到了中科院科技創新重點部署項目、中科院率先行動計劃、微波光子成像雷達技術驗證測試平台修購項目的支持。電子所微波光子及雷達成像技術研究團隊，引進了兩位海外青年千人，李王哲研究員和李若明博士入所開展工作。整個研究團隊以李王哲研究員牽頭，結合一室在雷達技術方面的專業力量和研究經驗，通過不同學科間的碰撞融合、不同專業技術人員間的交流協作，有力推動了微波光子雷達研究在一室的發展。

從2015年下半年開始，相關專業團隊團結一致，克服困難，協同創新，先後完成了微波光子成像雷達系統設計論證，寬頻雷達信號的光子產生和光子去調頻接收等關鍵技術攻關，以及相關成像演算法研發。在經過實驗室原理驗證、暗室點目標成像實驗和系統集成聯調後，最終實現了在外場對非合作目標的成像測試，成功驗證了該部微波光子雷達的可行性。研究成果已經被國際期刊《Optics Express》（《光學快訊》）接收，即將發表。

李王哲研究員教育背景：

2000-09--2004-06 西安交通大學 本科學士

2004-09--2007-06 清華大學 碩士學位

2007-11--2013-04 渥太華大學 博士學位

研究領域

1. 基於光子技術的合成孔徑雷達（SAR）

未來各類先進電子雷達，包括SAR，在帶寬、處理速度、體積功耗等各方面因受到傳統電子技術的限制而存在發展瓶頸；而利用在藉助光通信領域發展而日漸成熟的光子技術，可以突破上述瓶頸，實現更高性能的SAR系統，甚至可以發展為除了成像外，融合其他諸如偵查、通信、干擾等多種功能於一體的先進雷達系統。研究內容主要包括：可調諧寬頻光電振蕩器；高線性、高動態、寬頻微波光子射頻前端；基於光子色散的傅里葉變換反變換系統；光子輔助模數轉換系統；微波信號的光子處理技術；基於光載超寬頻的分布式雷達等。

2. 基於微波成像的微波光子感測器

借鑒微波成像技術的優良環境適應性，結合微波光子在硬體系統能力上的提升和處理辦法上的優化，利用傳統微波成像技術和理論，構建微波光子感測器，實現對特定空間域、特定目標的高精度、快速識別。研究內容主要包括：二維三維微波成像理論；分布式成像；高精度、快速、區域成像演算法等。

3. 微波光子模塊晶元集成

將傳統的基於光纖的微波光子系統，通過成熟的硅基、三五族集成光學技術，小型化、晶元化、低功耗化；是支撐未來先進電子系統的重要支柱。研究主要內容包括：晶元設計；集成微波光子單一功能處理晶元；微波光子接收通道晶元等。

中科院電子所「海外人才走進科學院」活動暨2016年度青年人才會議，李王哲博士作報告

第一部國內微波光子雷達樣機的研製成功填補了國內在該研究領域的空白，推動了光子技術同傳統的微波系統尤其是雷達系統的融合，標誌著未來的雷達技術和系統的新的發展階段，為未來新體制雷達系統的誕生奠定基礎。接下來該方向的研究工作將進一步提升微波光子雷達成像性能，並繼續探索微波光子技術在不同體制雷達中的應用價值。

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