引发雷达革命的“微波光子雷达”，诞生了不到30年拥有六大优势：第十二届珠海航展已过去多日，从歼-20战机首次展开弹仓展示到歼-10B推力矢量机首秀，再从具有战略意义的彩虹-7无人机到未来舰载倾旋翼无人机彩虹-10，很多人都会忽略了一款可能对未来中国军队产生巨大影响的新装备。就在第十二届珠海航展开幕的前一天，中国电子科技集团14所在新闻发布会上公布了众多新成果，其中就包括微波光子雷达。据称，中电14所只能感知实验室微波光子项目组针对微波光子雷达长期存在的不足进行了攻关，利用大量技术成果，成功研制了毫米波大动态宽带雷达。在相关测试中，该雷达对民航科技进行了高分辨成像，相比国际已报道微波光子雷达样机的接收动态提高了4倍，同时分别率提升了100倍。众所周知，雷达是人类进行全天候目标探测与识别的主要手段，多功能、高精度、实时探测一直都是军事强国军队追求的目标。这些特性实现的基础都是对宽带微波信号的有效控制，但是传统的雷达系统受制于电子学速率瓶颈，在高速微波毫米波生成和采样方面遇到很多问题。宽带信号的产生、控制和处理在传统电子学中一直比较复杂，甚至根本无法完成。为此，中电14所将目光投向了微波光子学技术，以期望"照亮雷达的未来"。近年来，世界各个军事强国都在不断应用微波光子学技术，甚至出雷达领域外，还延伸到了电子战、卫星通信、一体化综合射频和宇宙空间探测中。那么，微波光子雷达究竟有什么优势呢？一.提高远程探测和覆盖能力微波光子学期间具备大数据传输和处理的能力和高度集成的特点，从而便于构建大天线阵列，增大雷达功率，提升探测能力；此外，微波光子雷达采用的相关技术，可以克服传统相控阵雷达的天生缺陷，实现大角度覆盖。二.改善低空探测能力微波光子雷达的光电振荡器的相噪最优值具有高稳定的特性，可使改善因子和信噪比显着提升，大大改善雷达对地杂波中微弱信号的检测能力和发现概率，从而大大增强雷达的超低空探测能力。三.提高成像与目标识别、反隐身能力微波光子的任意波形产生的信号宽带可大于30GHz，而目前应用的较好的电子期间普遍只能达到2GHz。因此，应用微波光子学技术的雷达在理论上有能力大大提高微观散射特性的测量性能，可实现超高分辨成像与目标的细节识别。更为重要的，选择特殊宽带信号波形对反隐身也有重要作用。四.提高雷达抗干扰能力微波光子雷达具有超宽的工作频段，因此具备超宽带跳频和多频段、多信号同时工作的能力。要知道，这可是反瞄准式、跟踪式有源干扰的有效手段；同时，频率分集能改善目标回波起伏引起的检测性能下降，超宽带跳频也能改善海杂波中的检测能力。五.高度一体化、数字化微波光子滤波技术和相关技术逐步成熟，使雷达可以实现一次性对多通道信号的变频，这些技术促进了雷达接收机的超宽数字化能力以及信道的超快年工作和自适应呢你，促进雷达实现多功能、快速重构、软件定义和频段一体化，一台雷达就可实现多种功能。六.光子系统重量轻、体积小微波光子雷达所使用的光子系统具备重量轻、体积小、高度集成的特点，可以使整个雷达系统的重量降低数倍，甚至是数十倍，这有注于大大减轻飞机、卫星、舰艇等平台的载荷。综合以上，我们便可以看到微波光子雷达的诞生与相关技术的进步，是有很大的可能在未来改变现有雷达系统的体制的，他们的出现将让雷达系统发动一场革命，甚至让目前现役的F-22、F-35隐身战机都变成不隐身，让他们的所谓的超视距空战和电子战压制统统变为泡影。但是，微波光子雷达刚刚诞生，微波光子学也仅仅诞生了不到30年。微波光子雷达的相关技术的融合，系统指标的提升、转换、动态范围和可靠性等方面还需要进一步提高以满足实战系统的需求。尤其是其严重依赖的相关技术有一些才刚刚起步，这必将影响微波光子雷达的发展。我国首台微波光子雷达已经通过了一系列测试，并成功发现空中目标波音737，并进行实时跟踪和快速成像，而且分辨率极高，完全可以辨识出发动机、尾翼及其数量等细节。有公开报道表示，微波光子雷达最显著的特点就是分辨率高，大约比同类雷达提高了30倍左右，并且还有继续上升的空间，这是一款颠覆性新装备。同时这款雷达也将是六代战机核心技术。雷达是目前军事领域的重要组成部分，可以说雷达的性能直接影响武器能否“看得见、够得着”。微波光子雷达则完全突破了传统雷达，而且不受天气等环境影响，毕竟波音737就是在厚厚的云层中发现的。俄罗斯直接将微波光子雷达技术归类在六代战机的技术解决方案。俄罗斯曾研制出世界首台微波光子雷达收发试验样机，该雷达的研制成功预示俄罗斯正在大力研究新概念雷达技术，也标志着六代战机的研发进入了新阶段。中电14所成功研制高精度微波光子视频成像雷达：认知微波光子成像雷达原型验证系统及演示视频，该项技术有望对应宽带雷达易受干扰的难题，使得雷达更加智能化，为成像雷达在无人驾驶、无人机、自主机器人等领域的应用取得技术基础。雷达“观察”周围环境是基于电磁波实现的，通过主动发出电磁波，然后从周围物体的反射信号中提取环境信息。这样的工作原理会导致两大严重缺陷，一是雷达的成像分辨率决定于系统带宽，二是宽带雷达极易受到外界电磁波的干扰，使雷达难以在智能装置和人们日常生活中大规模使用。此前，我校微波光子学课题组已经成功研制出基于微波光子技术的高分辨率实时雷达成像系统，攻克了宽带信号产生、宽带实时成像处理这两大技术难题，不仅能获取成像分辨率优于1.3cm1.3cm的图像，还能够以视频的方式高精度地观测小尺寸目标。随着雷达工作的电磁环境越来越复杂，宽带雷达必须通过“认知”来抵御外界干扰。但基于传统电子技术构建的认知雷达系统面临着如下挑战：超宽带电磁频谱的实时感知、宽带可重构雷达波形产生、宽带雷达信号的实时处理。针对上述挑战，潘时龙教授、朱丹副教授、张方正副教授带领团队开展了长期深入的研究，采用微波光子技术成功应对了这些难题，研制出认知微波光子成像雷达原型验证系统。该系统采用全光傅里叶变换技术实现对宽带复杂频谱环境的实时侦测；所侦测的频谱信息反馈控制一个基于多频光本振的可重构光子波形产生模块，产生能够适应工作环境的宽带雷达波形；在接收端，采用微波光子信号处理技术对宽带雷达回波信号进行实时处理，实现对目标的高分辨率ISAR成像。实验中，微波光子频谱感知模块成功侦测出外界存在22-26GHz的干扰信号，于是驱动捷变频微波光子雷达产生17.5-21.5GHz的雷达波形，实现对转动风扇的高分辨率成像。当外界干扰切换到17.5-21.5GHz，微波光子雷达受到干扰,无法成像。此时微波光子频谱感知模块又成功侦测出干扰信号，从而驱动捷变频微波光子雷达产生22-26GHz的波形，再次实现高分辨率成像。该工作表明，微波光子技术不仅可提高雷达成像的分辨率和实时性，还能够让雷达拥有“智力”，从而有效提升宽带雷达的抗干扰能力，为成像雷达在军民领域的广泛应用奠定基础。