传统的电控波束成形网络受限于孔径效应,无法满足未来相控阵雷达对于大带宽的需求,并且扫描范围较小,速度较慢。近年来,将微波光子技术引入波束成形网络中,有效提高了相控阵雷达的工作带宽和抗干扰能力。但是,目前的系统大多采用分立的光学器件,无论是尺寸、重量还是功耗仍然有待提升。基于集成器件实现波束成形网络也只是局限于个别器件的集成,并未完全解决系统体积、功耗等问题。为此,本文提出并研制了基于光开关型延迟线的硅基微波光子波束成形网络芯片。该芯片包含硅基马赫-增德尔调制器,硅基8通道波束成形网络和锗硅探测器,芯片面积仅为11.03×3.88 mm2。其中,硅基8通道波束成形网络由2×8光分路器和8路5比特开关型延迟线构成。每路延迟线的最小延时步进从2 ps线性递增到16 ps,因此只需要同步切换每路延迟线上开关的状态,就可以改变相邻发射单元的延迟差,实现波束偏转。本文首先从理论上阐述了相控阵雷达的波束扫描原理,并且用数学推导解释了传统波束成形网络产生孔径效应的原因以及采用可重构光延迟线的优势。其次,介绍了本文波束成形网络中的各个组成部分的工作原理和功能,并对其进行了理论分析和仿真设计。最后,确立测试内容和实验方案,对每个模块进行了详细的测试,并根据实验结果评估了芯片的波束成形性能。通过测试发现,基于开关型延迟线的微波光子波束成形网络芯片能够支持带宽为8到18 GHz的信号,覆盖了X和Ku波段。扫描范围为-65.02°至64.63°,波束偏转分辨点数为31个。波束的扫描速度为56μs。整个芯片的功耗为960 m W。本文首次研究了硅基单片集成微波光子波束成形网络芯片的微波波束偏转性能,该芯片具有体积小、功耗低、转向速度快、控制算法简单等优点,有望用于未来微波光子相控阵雷达中。