为了有效解决相控阵雷达/天线瞬时带宽小、孔径效应严重、功耗大等问题，将射频MEMS开关引入实时可调延时器结构中，设计了一种基于射频MEMS开关的实时可调延时器。通过MEMS双掷开关选择具有不同电长度的延时路径，在DC~20 GHz内实现了5位的射频信号延时。利用HFSS三维电磁仿真软件对延时单元的几何参数进行仿真优化，得到5个可切换延时状态的延时量，分别为64.76 ps，101.46 ps，137.97 ps，174.61 ps，210.98 ps，延时步进为36.5 ps，整体面积约为5 mm2。与其他实时可调延时器相比，该实时可调延时器具有多可控位数、大延时带宽积、高集成度等优点。
微机电系统开关 可调实时延时器 实时延时线 群时延 MEMS switch adjustable true-time delayer true-time delay line group delay
光学 精密工程
2023, 31(15): 2161
硅基光开关切换延时线芯片以其结构简单、瞬时带宽大等优点在微波光子波束形成领域中有着很好的应用前景，但其高精度延时测量还存在很多难点，影响片上延时测量稳定性的因素亟待研究。通过对基于光矢量网络分析的延时测试链路、参考直波导和延时线的延时稳定性进行对比测试，实验分析了芯片延时测量稳定性的影响因素。结果表明，芯片插损、输入/输出光栅耦合器封装和延时线内部残余的马赫-曾德尔干涉都将使硅基光开关切换延时线芯片的片上延时测量稳定性变差。
集成光学 光开关切换延时线芯片 光矢量网络分析 延时测量 稳定性 光学学报
2022, 42(20): 2013001
1 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
碲镉汞雪崩光电二极管（HgCdTe APD）是目前红外焦平面技术前沿研究之一，低温下高精度时间标记读出电路是APD焦平面的基础，直接影响到APD红外焦平面性能。时间数字转换电路（TDC）是实现高精度时间标记的方法之一。基于对低温下金属-氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET）器件的分析，设计了一款游标型TDC电路，该方法利用同步计数器量化整数倍周期，实现粗计数6 bits的输出；通过片上锁相环倍频的高频时钟来量化不足一个时钟周期的部分，以实现精计数6 bits的输出。电路采用标准互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）工艺流片，工作在120 MHz的主频与77 K下测试得到，能够分辨最小精度为236.28 ps，其中微分非线性为-0.54~0.71 LSB，积分非线性为-1.32~1.21 LSB。
碲镉汞 e-APD 时间数字转换电路 游标型延时线 非线性度 HgCdTe e-APD time-to-digital converter circuit vernier delay line nonlinearity
1 南京电子技术研究所，南京 210039
2 中国电子科技集团公司 智能感知技术重点实验室，南京 210039
利用光延时技术抑制宽带相控阵雷达的波束色散，光延时量的离散特性会引入波束指向偏差。通过线性相位拟合法分析了最小延时改变对阵面等效相位分布的影响，建立了延时线步进与雷达波束指向偏差间关系的理论模型，得到波束指向偏差与延时步进成正比，与阵元间距、阵元数平方和波束指向的余弦值成反比。通过仿真和实测数据验证了该技术的可行性。实测结果表明，在8~12 GHz宽带微波信号下，±60°扫描范围内，宽带波束的指向偏差小于0.77°，带内指向色散小于0.98°，峰值能量损失小于0.89 dB，旁瓣抑制比超过11.06 dB。
微波光子学 亚波长步进光延时线 光波束形成 相控阵天线 无波束倾斜 Microwave photonics Sub-wavelength stepped optical delay line Optical beamforming Phased-array antenna Beam squint free
针对宽温宽带大动态高精度光延时调控的需求, 结合数控级联和空间光连续可调延时技术, 设计了一种大动态高精度延时稳定可调的9bit光纤延时线, 并采用磁光开关和稳相光纤搭建了工程样机。试验结果表明, 样机在60℃宽温范围内实现了工作频率1~18GHz, 以5ns为步进, 延时范围达2555ns, 延时精度优于±5.8ps的任意可调; 同时, 针对某一延时点实现了动态范围为600ps、精度优于1ps的延时连续可调。
光纤延时线 稳相光纤 宽温度范围 高精度 精度可调 optical fiber delay line phase stable fiber wide-temperature range high-precision adjustable precision
大连理工大学光电工程与仪器科学学院, 辽宁 大连 116024
设计了面向Ka频段(30 GHz)相控阵天线的4阵元子阵集成波导光延时网络。该光延时网络采用相位调制方式将射频信号转换至光域,波导微环处于反谐振状态,以实现大带宽、连续可调延时;通过带通滤波仅对一个边带进行延时调控,基于差分平衡探测器还原出射频信号。优化设计了级联双波导微环的结构参数,使每条路径的延时量在0~24.9 ps范围内连续可调,延时带宽大于4 GHz,实现了最大扫描角为±30°的波束扫描。对光延时网络链路的增益和噪声系数进行了推导分析,评估了整个延时芯片系统在实际应用中的性能。
集成光学 光控波束 光延时线 波导微环 反谐振
为了得到性能较为良好的正交码, 采用没有重复数字的全间隔集, 进行了地址码的设计和系统仿真验证, 设计出的正交码具有理想的相关性和灵活的码字容量。分析整个系统, 在考虑各种噪声和多址干扰的影响下, 推导出正交码的误比特率公式。自行设计并搭建了采用光纤延时线作为编解码器的异步光码多分址系统。结果表明, 该正交码能够适应更多用户的需求, 通过误比特率公式计算和系统仿真得到的结果都较为理想, 此研究对需要大容量的光码多分址系统的进一步发展具有一定的帮助。
光通信 光码分多址 光正交码 光纤延时线 optical communication optical code division multiple access(OCDMA) optical orthogonal code (OOC) fiber optic delay line
对基于光学Kerr效应的微环谐振腔延时器件进行了研究.采用耦合模式理论计算了波导与微环谐振腔间的耦合系数，给出了所研究器件的材料及各层组分，提出不同阶数微环的情况下延时数值的控制方法.结果表明：微环谐振腔半径为300 μm, 波导截面尺寸为450×1 000 nm2，在小于±5 ps抖动的条件下, 每个通道达到超过130 ps的延时数值, 同时延时带宽达20 GHz, 自由光谱范围达50 GHz, 工作波段在1 550 nm附近, 满足密集波分复用系统的要求.整个结构全光控制，且能耗不超过0.8 dBm, 响应速度达到ps量级, 体积不超过3 mm3, 便于集成,满足多信道光学延时的要求，为全光通信网络中延时线的研究提供了参考.
集成光学 微环谐振腔 光学Kerr效应 延时线 高密度波分多路复用 Integrated optics Microring resonator Time delay Optical Kerr effect Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)
