微波光子技术在瞬时测频中的应用

用微波光子技术实现微波信号频率的瞬时测量,需要把截获的微波信号调制到光载波上,通过一定的光路结构,产生一个仅与待测微波信号频率有关的幅度比较函数,进而得到待测微波信号的频率。研究了微波光子技术在雷达瞬时测频应用中的实现方法,分析比较了各自的功能特点,并提出了一种结构简单的雷达微波信号全频段测量方法。

基于微波光子技术的混频信道化收发系统

针对雷达和电子干扰系统的射频前端对宽带多频点信号同时侦察处理的重大需求,给出了基于微波光子技术的超宽带混频信道化收发系统的设计方案,并进行了实验验证.实验结果表明,该系统能实现对频率11~15GHz、瞬时带宽4GHz的高频超宽带信号产生及信道化接收;与传统射频方案相比,本文方案降低了系统复杂度,为解决未来电子装备大瞬时带宽与大动态的矛盾提供了新的思路,在一体化通用电子信息平台的设计实现中具有重要参考价值.

机载微波光子技术应用需求与展望

受限于相位噪声、瞬时带宽及多功能一体化等电子瓶颈,传统技术无法满足未来机载雷达的应用需求,而微波光子的波动性、粒子性等特性能突破射频系统的瓶颈,实现微波的产生、传输、处理、控制和测量,成为未来战场的关键使能技术。本文总结了未来机载雷达的发展趋势,分析了微波光子技术在机载雷达上的应用,并展望微波光子机载雷达的未来架构。

微波光子技术在电子信息系统中的应用

本文先从微波光子技术的概念剖析入手,并就微波光子技术在电子信息系统中的实际应用进行深入的分析。

微波光子信号同步及其在分布式相参雷达中的应用

分布式相参雷达技术通过多节点高性能信号同步实现跨平台的信号级相参融合,可大幅提升雷达探测、跟踪和抗干扰等能力,是雷达领域的重要发展方向之一。随着雷达频率范围的拓展、瞬时带宽的增大和搭载平台的多样化,分布式相参雷达技术对节点间信号的时间、空间、频率、相位同步性能提出了越来越高的要求,这使得传统电学信号同步技术面临巨大挑战。文中介绍了分布式相参雷达对信号时、空、频、相同步的性能要求和国内外相关技术的研究进展,重点总结了微波光子同步技术的基本原理和代表性成果;构建了微波光子分布式相参探测原理验证系统,验证了微波光子分布式相参的可行性,为推动分布式相参雷达的前沿发展与工程化应用提供了关键技术支撑。

基于微波光子的光纤传感解调技术(特邀)

光纤传感器因其具有抗电磁干扰、耐腐蚀、质量轻、体积小、精度高和易于复用等诸多优点,已广泛应用于航空航天、石油化工、电子电力、土木工程和生物医药等领域。传统的光纤传感解调技术存在精度低、速度慢和稳定性差等缺点。为解决此问题,近年来,基于微波光子学的传感与解调技术引起了科研人员的广泛关注。文章系统地回顾了基于微波光子学的光纤传感解调技术的研究进展,介绍了多种微波光子传感解调方案及其工作原理,并对未来的研究和发展方向进行了探讨。

微波光子相控阵的技术分析与展望

该文探讨了相控阵雷达的发展需求,提出了基于微波光子技术的新型相控阵的架构形式和技术路线。针对其工程实现,凝练了当前所面临的主要科学问题和重大技术挑战,并对未来的研究工作和该领域的发展进行了展望。

用非相干光纤马-泽微波光子结构实现瞬时测频

在复杂的电磁环境下,传统的微波瞬时测频方法面临严峻的挑战,难以满足现代电子战的需要。近年来,利用微波光子学方法,能够克服电子学方法瞬时测频带宽窄的瓶颈,且系统体积小,抗干扰能力强。针对全频段频率测量,采用非相干光纤马-泽结构,通过对光纤马-泽臂长差和两耦合器耦合系数的选取,得到了较好线性度和较大斜率的幅度比较函数曲线,实现了雷达微波信号0～40 GHz的全频段测量,仿真分析验证了该方法的可行性和有效性。

微波光子滤波器在卫星通信信号处理中的应用

微波光子学主要研究微波和光波的相互作用,其应用领域有宽带无线接入网、传感网络、雷达、卫星通信、仪器仪表和现代电子战等。微波光子技术的优势主要体现为：载波所具有的巨大带宽优势,传输介质所具有的重量轻、低损耗,以及光载波能够抵抗空间存在的各种电磁干扰等,而这也正是目前的电子技术面临的困境。积极研究、探索用光子学技术和方法来进行微波信号的产生、传输和处理等,就成为了微波光子学的热门研究方向。论述了微波光子技术在信号滤波处理等方面的应用以及近年来的研究进展,简要介绍了正系数、负系数、复系数以及单通道微波光子滤波器的基本架构、工作原理及其在卫星通信信号处理中的应用及发展趋势。在有巨大应用前景的单通道微波光子滤波器中,目前已能实现0~20 GHz的频率调谐范围、350 MHz的通道带宽。

基于微波光子的复杂景观三维场景重构设计

传统方法重构效果差,为了解决这一问题,提出基于微波光子的复杂景观三维场景重构设计方法。运用微波光子的DOM数据获取方法,获取景观三维场景重构基础数据。根据摄影测量原理,匹配未标定影像。完成上述操作后,设计景观三维场景重构流程,通过形态筛处理图像、估计景观三维场景参数、拆分和纹理映射这4个步骤,重构景观三维场景。由此,完成基于微波光子的复杂景观三维场景重构设计。实验结果表明,所提方法的重构效果较好、效率较高,最长重构用时未超过15 s,说明该方法在重构的过程中,对特征点进行了高度的匹配。

基于光子技术的超宽带高隔离度收发系统

针对现有电环形器带宽隔离度有限的技术瓶颈,基于微波光子技术,通过光路射频对消方法,得到了频率2 GHz^8 GHz,隔离度>35 d B的射频收发系统。相比传统电环形器,在多倍频程范围内将收发隔离度提升了近15 d B。文中详细论述了方案原理及实验结果,该成果可为同频率共天线射频同时收发系统提供新的解决方案。在连续波雷达性能提升、通信频谱资源扩展等领域具备重要应用价值。

新型负系数微波光子带通滤波器设计

提出了一种基于偏振调制的负系数带通微波光子滤波器结构,克服了正抽头系数低通滤波的限制,并对所提结构的可行性进行了详细的理论分析和仿真实验验证.系统利用偏振调制器特殊的相位调制特性,通过控制抽头光信号的偏振态,实现了相位调制到强度调制的转换,实现了2抽头的正、负系数带通滤波器.调节PC2和PC3,当上下2路抽头光信号的偏振态方向满足θ1=π-θ2时,实现了负系数带通滤波器;当满足θ1=θ2时,实现的是正抽头的低通滤波器.

非相干光纤马—泽微波光子结构微小误差对实现雷达微波信号瞬时测频精度的影响

在复杂的战场电磁环境下,毫米波段的雷达信号已投入应用,传统的微波瞬时测频方法难以满足现代电子信息战的需要。采用非相干光纤马-泽微波光子结构,把微波信号调制到光域进行处理,可以实现雷达微波信号0～40GHz的全频段测量,但测频精度有待提高。文中研究了影响瞬时测频精度的因素,对提高测频精度有重要意义。

基于光子芯片的微波光子混频器(特邀)

提出了一种由光生本振单元和波长分离调制单元组成的微波光子混频方法,并在绝缘体上硅材料上设计实现了上述波长分离调制芯片。该芯片集成了硅基相位调制器、微环滤波器、光电探测器、光耦合器和光栅耦合器。实验搭建了基于该波长分离调制芯片的微波光子次谐波混频系统,结果表明,该微波光子混频器可以将6~16 GHz的RF信号变频到33~23 GHz。此外,针对实验系统中残留的混频杂散,分别提出了增加微环滤波器抑制比降低泄露光生本振强度和引入光移相器修正泄漏光生本振相位两种解决方案。通过仿真验证可知,引入光移相器的方法更为简单,更适合于光子集成芯片。

一种高增益微波光子天线阵列的设计

设计了一种中心频率为20GHz的8单元微带光子天线阵列,利用微波光子技术解决了传统微波技术在高频、宽带等方面的问题。天线单元为矩形微带贴片天线,馈电网络采用具有λ/4阻抗匹配枝节设计的多级T型等分功分器。采用光子上变频技术产生20GHz的微波信号,光载微波信号经光纤传输后由阵列天线发射。利用三维高频结构电磁场仿真对该天线阵模型的搭建和优化进行仿真,结果表明天线阵仿真阻抗带宽为1.15GHz,在带宽内最大增益为13.6dBi。将天线阵列应用到微波光子系统发射端,测量结果表明,最大增益可以达到6.92dBi。该天线阵列性能良好,可广泛应用于未来移动通信网络覆盖领域。

面向微波光子雷达应用的激光驱动电路研制

信号源是雷达发射机与接收机的关键组成部分,其性能直接影响着雷达的探测能力。基于电子技术的信号产生在信号载频、带宽等特性方面受到限制,难以满足未来高性能雷达的需求。新兴的微波光子技术能利用光子学手段产生高质量微波信号,在雷达信号产生领域具有广阔的应用前景。文章主要介绍了用于微波光子雷达技术中的半导体激光器驱动电路的研制,该恒流源电路采用功率晶体管作电流控制元件,运用负反馈原理稳定输出电流,半导体激光器的驱动电流0A^350m A连续可调。在TINA环境下进行模拟,结果显示该驱动电路满足设计需求,对类似电路设计有很好的借鉴作用。

基于微波光子的一体化可重构电子系统

针对一体化电子系统必须具备宽带、多频段信号处理能力等要求,提出了一种基于微波光子技术的一体化可重构电子系统方案,采用微波光子混频技术实现宽带、多频段射频信号光域变频,使用微波光子交换技术实现信道复用,系统具备四路并行处理能力,通过软件配置可动态重构各信道功能。

宽带大动态射频光传输技术

宽带大动态的射频光传输链路是微波光子技术应用的基础。针对射频光传输对链路高动态范围的应用需求,分别介绍了多频点副载波复用数字预失真和多源非线性数字后补偿两种失真线性化技术的原理及其研究进展,这两种方法能较好地抑制信道间的交调失真和信道内的三阶交调失真。同时,将全光下变频技术引入到接收链路中,通过充分利用相位调制线性特性的优势,分析了基于相位调制及相干解调DSP处理的大动态光载射频传输系统,实验得到的宽带射频信号光传输系统的无杂散动态范围达到了128.8 dB.Hz2/3。

基于微波光子学的光载超宽带信号产生和传输技术

光载超宽带技术因兼具超宽带信号大带宽、传输速率高等优点和光纤传输的远距离传输、损耗小等优势而在近年来备受关注。文章提出一种基于微波光子技术产生超宽带(UWB)信号的系统,该方案基于非线性PM-IM转换,产生一阶超宽带信号,然后又用平衡光电探测器(BPD)和光延迟线构建延迟线滤波器对其进行一阶差分,产生了符合美国联邦通信委员会(FCC)掩膜要求的二阶超宽带信号。系统最终产生的二阶超宽带信号的频谱具有大约5.4 GHz的中心频率和4.3 GHz的10 dB带宽。另外,还提出了一种基于直接序列-二进制相移键控调制(DS-BPSK),并使用卷积编码进行信道编码,然后使用啁啾布拉格光栅对信号进行色散补偿的信号处理技术。通过Opti-system软件进行仿真验证,在前向纠错门限为3.8×10^(-3)时,接收机灵敏度提升了约5.5 dBm,有效降低了误码率,提升了光载超宽带系统的传输性能。

基于光纤马—泽结构实现雷达微波信号瞬时测频的研究

采用微波光子技术,把待测的雷达微波信号调制到光域,利用光纤马—泽结构的传输效应,可得到待测雷达微波信号频率与功率的映射关系,能够实现雷达微波信号0～40 GHz的全频段测量。仿真分析验证了该方案的可行性和有效性。