相控阵雷达由于其快的波束扫描速度,高的探测灵敏度等性能而得到了广泛的应用。但是由于传统相控阵雷达相对窄的工作带宽,使其难以满足复杂环境下的雷达性能要求。采用光学真时延网络代替传统移相网络,能够有效提高雷达的瞬时带宽,消除雷达在宽带信号下的波束偏斜效应。然而对于一个大规模二维相控阵雷达,基于传统分立器件搭建的光学真时延网络依旧不能解决系统复杂、体积庞大等问题。而基于集成光子学技术的光学相控阵雷达能够极大减小系统体积,降低复杂度,为相控阵雷达未来的发展开拓了新的道路。本文对基于集成光子学的相控阵雷达系统中的关键问题与关键技术做了分析与研究,重点解决其实用性、稳定性、可控性等方面的问题。论文从光学相控阵雷达的基础,光载射频链路出发,对链路模型和性能指标进行了理论推导。然后分析了光学相控阵雷达的基本原理和真时延网络对雷达系统性能的影响。并据此提出了一种基于硅基集成二进制时延线的二维相控阵真时延网络,该时延网络的复杂度低至(N-1)/2(N为奇数时)或N/2(若N为偶数)。在理论分析了光学相控阵雷达系统的可行性的基础上,有效的控制系统也是其功能实现的关键问题。本文结合提出的真时延网络,设计了相应控制系统的硬件和软件,用以实现不同波束角度的时延切换与稳定控制等功能。本文最后在以上分析和设计的基础上,提出了一种同时多波束大规模相控阵雷达系统的实现方案。以8×8二维相控阵雷达为例,设计实现了相应的时延网络,并结合时延网络控制系统进行了实验验证与仿真分析。实验测量与仿真分析的结果表明,时延芯片上4种BISODL中的最大时延均值误差与均方根误差分别为-0.55 ps与0.80ps;在2～8GHz频段内,基于该时延网络的阵列天线的波束指向误差小于0.5°;时延网络能够实现同时多个波束独立控制。该系统满足了设计要求,达到了较高的指标水平,同时也进一步验证了硅基集成相控阵雷达系统的可行性与先进性。