雷達(dá)是人類進(jìn)行全天候目標(biāo)探測與識別的主要手段，多功能、高精度、實時探測一直是雷達(dá)研究者追求的目標(biāo)。這些特性實現(xiàn)的基礎(chǔ)都是對寬帶微波信號的高速操控，但受限于“電子瓶頸”，寬帶信號的產(chǎn)生、控制和處理在傳統(tǒng)電子學(xué)中極為復(fù)雜甚至無法完成。光子技術(shù)與生俱來的大帶寬、低傳輸損耗、抗電磁干擾等特性，使其成為突破雷達(dá)帶寬瓶頸和“照亮雷達(dá)未來”的關(guān)鍵使能技術(shù)。同時光子系統(tǒng)重量輕、體積小、可集成，可以將雷達(dá)系統(tǒng)的體積重量降低數(shù)十倍，從而大大減輕飛機、衛(wèi)星、艦艇等的載荷。因此光子技術(shù)的引入有可能改變現(xiàn)有雷達(dá)系統(tǒng)的體制，賦予雷達(dá)系統(tǒng)更加蓬勃的生命力。本文總結(jié)了國內(nèi)外光子雷達(dá)系統(tǒng)的主要研究進(jìn)展，討論了光子雷達(dá)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，并展望了光子雷達(dá)及其關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢。

　　未來的戰(zhàn)爭將是地、海、空、天一體化的多維空間立體戰(zhàn)，不但有水下、水面、空中、地面硬殺傷兵器在有形空間展開的火力戰(zhàn)，還有信息獲取傳感器與軟殺傷兵器在無形空間展開的信息戰(zhàn)。導(dǎo)彈等精確制導(dǎo)武器的大量使用改變了以往戰(zhàn)爭中的攻防結(jié)構(gòu)，擴大了交戰(zhàn)的空間，交戰(zhàn)雙方相距很遠(yuǎn)時，就可以用導(dǎo)彈相互實施攻擊，先知先覺成為有效攻擊和防御的首要任務(wù)。雷達(dá)作為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中極為重要的軍事裝備，是海、陸、空、天各兵種的“眼睛”，是全天時、全天候、復(fù)雜環(huán)境下發(fā)現(xiàn)和跟蹤各種威脅的重要手段，自誕生以來就被廣泛研究［1-5］。然而，隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，對抗雷達(dá)的作戰(zhàn)平臺和作戰(zhàn)方式也得到了長足的發(fā)展；同時，隨著飛行器技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)所需探測的目標(biāo)的特征和電磁特性也日益復(fù)雜，使得雷達(dá)技術(shù)和系統(tǒng)必須不斷發(fā)展和演進(jìn)才能有效發(fā)揮作用。當(dāng)前，日趨復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境要求雷達(dá)既能搜索遠(yuǎn)距離目標(biāo)，又能發(fā)現(xiàn)近距離目標(biāo)；既能探測中空、高空目標(biāo)，又能指示低空目標(biāo)；既能進(jìn)行多目標(biāo)搜索、跟蹤，又能進(jìn)行制導(dǎo)和導(dǎo)航；既能輕松識別強目標(biāo)，又能有效探測到低、慢、快、小、隱等低可觀測目標(biāo)［4-5］；此外，雷達(dá)在作戰(zhàn)中還擔(dān)負(fù)著戰(zhàn)場環(huán)境感知（成像、氣象觀測）、警戒、電子反制、敵我識別等多種任務(wù)。然而，傳統(tǒng)雷達(dá)基本上屬于單一功能設(shè)備，即某一特定雷達(dá)只能完成某一種或某一類特定任務(wù)，這不可避免會造成以下后果［6］：1）雷達(dá)裝備的品種繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給研制、生產(chǎn)、使用和維護帶來極大不便，直接影響裝備的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)；2）作戰(zhàn)中，大量數(shù)據(jù)從各個性能不同的雷達(dá)傳感器送至控制計算機，在系統(tǒng)反應(yīng)時間上形成薄弱環(huán)節(jié)，最終影響作戰(zhàn)效能；3）在艦船、飛機、衛(wèi)星等具有有限裝備空間、有限載重范圍和有限能源供給的載體中，同時配置多部雷達(dá)將帶來嚴(yán)重的電磁兼容性等問題，對載荷能力和續(xù)航能力提出巨大的挑戰(zhàn)；4）各雷達(dá)參數(shù)固定，在電子對抗中易被捕獲和壓制，生存能力較低。如果雷達(dá)的工作頻率可以跨越多個波段，一方面雷達(dá)的參數(shù)在作戰(zhàn)時不易被敵方獲取，在電子對抗中具有較高的生存能力，另一方面可以在同一部雷達(dá)中同時實現(xiàn)或快速切換雷達(dá)的功能，使之擁有多種工作模式［7］。此外，大帶寬本身對應(yīng)著雷達(dá)的高分辨率。因此實現(xiàn)集多種功能于一體的新型雷達(dá)，研制和試驗多波段寬帶可重構(gòu)雷達(dá)已成為重要的發(fā)展趨勢。要想實現(xiàn)多波段寬帶可重構(gòu)雷達(dá)，寬帶射頻前端是當(dāng)前最為關(guān)鍵的挑戰(zhàn)。然而受限于“電子瓶頸”，電子技術(shù)難以實現(xiàn)寬帶信號的產(chǎn)生、控制和處理。微波光子技術(shù)的快速發(fā)展和不斷成熟為多波段可重構(gòu)雷達(dá)帶來了希望。相比于傳統(tǒng)電子技術(shù)，微波光子技術(shù)能夠提供高頻率、多波段的本振源和高精細(xì)、大帶寬的任意波形產(chǎn)生，基于光真延時的波束形成可克服傳統(tǒng)相控陣波束傾斜和孔徑渡越等難題，微波光子模數(shù)變換在高采樣率下仍能保持較高的有效比特數(shù)。此外，微波光子技術(shù)相對于電技術(shù)還具有傳輸損耗低、質(zhì)量輕及抗電磁干擾等潛在優(yōu)勢［8-10］，因此基于微波光子技術(shù)的雷達(dá)能有效克服傳統(tǒng)電子器件的若干技術(shù)瓶頸，改善和提高傳統(tǒng)雷達(dá)多項技術(shù)性能，甚至有望成為下一代雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵，為雷達(dá)等電子裝備技術(shù)與形態(tài)帶來變革。微波光子技術(shù)自誕生以來就受到了國際學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和國防部門的高度重視，美國國防部高級研究計劃局（DAR PA）近年來設(shè)立了數(shù)十個項目支持核心微波光子器件、光電振蕩器、光任意波形產(chǎn)生（OAWG）、光模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）、模擬光子信號處理、模擬光子前端、光電集成等技術(shù)的研究［11］。中國和歐盟也對微波光子技術(shù)進(jìn)行了重點支持，相應(yīng)的器件、模塊、單元技術(shù)日趨成熟。隨著微波光子技術(shù)的發(fā)展，將微波光子技術(shù)應(yīng)用于多功能雷達(dá)系統(tǒng)已成為眾多國家的重要研究課題。以歐盟為例［12］，設(shè)立“全光數(shù)字雷達(dá)”（PHODIR）項目以設(shè)計和實現(xiàn)基于光子技術(shù)的全數(shù)字式雷達(dá)驗證裝置。該裝置在發(fā)射機端實現(xiàn)了高頻信號的光子學(xué)產(chǎn)生，同時在接收端對雷達(dá)回波信號進(jìn)行了超高比特率的光子采樣，發(fā)射和接收共享同一基準(zhǔn)源，從而確保了收發(fā)相參。在PHODIR項目的基礎(chǔ)上，設(shè)立“預(yù)工業(yè)化光子雷達(dá)設(shè)計”（PREPaRE）項目，進(jìn)行微波光子雷達(dá)的預(yù)工業(yè)化設(shè)計，以期將PHODIR項目的光子雷達(dá)推向工業(yè)化。設(shè)立“用于寬帶互聯(lián)的集成光毫米波器件和功能”（IPHOBAC）項目，研究先進(jìn)緊湊的光子源，包括高頻譜純度及穩(wěn)定性的微波源，超寬帶可調(diào)諧微波源和帶集成天線的發(fā)射機。設(shè)立“用于下一代合成孔徑雷達(dá)應(yīng)用的光子前端”（GAIA）項目，發(fā)展用于未來合成孔徑雷達(dá)的陣列天線所要求的光子技術(shù)，包括陣列天線的光信號分發(fā)，在發(fā)射和接收時采用集成光路對每個天線單元進(jìn)行真時延控制，設(shè)計適用于大型可展開天線的光控波束形成。因此，微波光子雷達(dá)不僅被學(xué)術(shù)界認(rèn)為是新型雷達(dá)的未來，也被工業(yè)界視作切實可行的解決方案。本文將回顧國內(nèi)外微波光子雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)集成的主要研究進(jìn)展，并對微波光子雷達(dá)進(jìn)一步發(fā)展進(jìn)行展望。