微波光子

摘要： 针对被目前大多微波光子I/Q下变频系统忽视的非线性失真问题,提出了一种基于偏振复用双平行马赫增德尔调制器(Polarization Division Multiplexing Dual-Parallel Mach-Zehnder Modulator,PDM-DPMZM)的大动态范围微波光子I/Q下变频系统.利用PDM-DPMZM并行地调制射频、本振和镜像信号,调节调制器的直流偏置并进行驱动信号功率控制,能够实现I/Q下变频及镜像干扰抑制,同时抑制三阶交调失真.实验结果表明,所提方案最终可以实现超过44 dB的镜像抑制,系统的无杂散动态范围达到110.5(dB·Hz^(4/5)).在5~20 GHz工作频率范围内,相位失衡和幅度失衡分别低于0.8°和0.6 dB.

摘要： 提出了一种瞬时多频率微波信号测量方案,采用单个激光源,将待测微波信号调制的光载波作为泵浦光,利用波分复用形成多路结构,同时与分路后的光频梳一一对应送入色散位移光纤,利用受激布里渊散射原理实现频率到空间的映射,通过监测相应通道输出光信号强度的变化,即可判断待测微波信号的频率。在仿真实验中,分别对0~25 GHz范围内的单频信号和多频信号进行了瞬时测频,实验结果显示含有待测微波信号的通道与其他通道相比输出功率有明显增大。该方法可同时测量0.1~25 GHz的单频或多频的微波信号,频率测量分辨率为0.1 GHz,测量误差为±0.05 GHz。此外,分析了调制器偏置电压漂移对实验结果的影响。仿真结果表明,此方案对偏置电压漂移带来的影响有一定的抵抗能力。

摘要： 利用光子学的技术来产生微波信号是目前一个热门的研究课题,在通信系统、信号处理、雷达等领域有着广泛应用。主要介绍了利用光子学的技术来生成具有三角形时域特性的光脉冲信号的方法,并对全光法以及包含频谱控制和时域叠加在内的电光法进行详细介绍和对比,从脉冲重复频率的调谐能力、脉冲占空比、脉冲类型、系统结构稳定性等方面分析其优缺点。

摘要： 针对光纤时频传输过程中由于温度、压力变化等环境因素导致的相位抖动,提出了一种基于比例-积分-微分(PID)反馈控制的高精确度相位稳定纠正技术。采用迈克耳逊干涉仪进行实时相位检测,并通过压电陶瓷进行实时补偿,能够有效克服传统鉴相、延时线等在补偿精确度和速度方面的瓶颈。经过对环境因素的计算与PID补偿仿真,得到该方法在800 m光纤传输的传输延时测量精确度为2.2 fs,传输延时稳定度<8.8 fs,在小于100 N的外界轴向拉力作用下,恢复初始状态的时间在0.088 s以内。

摘要： 微波光子信道化接收机可将待接收的射频信号转化到光域进行传输和处理,有效避免了电子瓶颈的限制,可实现超大带宽信号或多频点信号的瞬时接收,非常适用于雷达系统和电子战。该文提出一种镜像抑制双输出的微波光子信道化接收机,信号路和本振路都采用光分路器分为3路,光本振利用声光移频器实现左右移频后与信号路进入镜像抑制混频器,最终可将一个6 GHz带宽的射频信号划分到6个带宽为1 GHz的子信道完成接收。该方案无须用到光频梳且信道化效率提高1倍,子信道的信道串扰均超过22 dB,镜像抑制比约为24 dB左右,系统的无杂散动态范围可达到106.7 dB·Hz^(2/3)。

摘要： 微波光子技术凭借其带宽高、损耗低、重量轻、抗电磁干扰能力强等特点,有望突破传统技术瓶颈,满足未来卫星通信系统大容量、多功能、一体化的应用需求。针对宽带卫星通信系统中非线性失真问题,特别是未来通信系统的超宽带射频信号采集及超大规模的数据处理需求,基于偏振调制-相干I/Q解调,提出了一种光子带通采样且包含直接下变频功能的线性化方法,实现了系统三阶交调非线性失真下变频后30.55 dBm的失真抑制。实验证明了所提方法的有效性。此外,所提方法还可直接获取目标高频宽带的信息并将其数字化,避免了采用超宽带模数转换后所需的超大规模的数字处理,具有较好的应用潜力。

摘要： 针对高速无线通信、互联网、新一代雷达系统和实时信号处理系统对大瞬时带宽(大于10 GHz)和宽工作频率范围(几兆赫兹到数百吉赫兹)的微波测量需求,提出了一种基于Sagnac环和I/Q探测的全光微波信号测量方案,并使用该方案进行了频移和相移的测量。实验中,在10~40 GHz的工作频率范围内对多普勒频移进行了测量,该方案可清晰地辨别微波频移的方向,且频率分辨率高,测量最大误差为8 Hz。随后,在10~40 GHz的工作频率范围内对微波信号的相位偏移进行了测量,通过仿真实验证明本方案在10~40 GHz的工作频率范围内的测量误差小于7°。由于易于实现、结构简单和多功能可调谐的优点,该方案相比于传统的电子微波测量方案,在未来的宽带电子应用中具有极大的竞争优势。

摘要： 随着数据通信容量需求的不断增长,微波光子技术在未来宽带卫星通信发展中具有良好的应用潜力。针对宽带多载波微波光链路系统中多种非线性失真共存问题,提出了一种数字线性化方法,通过在数字域进行非线性失真算法补偿,实现了系统多载波射频信号的互调非线性失真、三阶交调非线性失真的共同抑制。实验证明了所提方法的有效性。

摘要： 针对传统的电域测向方法工作频率低、带宽窄,很难满足未来电子侦察系统需求的难题,介绍了一种结构紧凑的基于相位干涉仪原理的微波光子测向方案,利用双平行马赫曾德调制器来实现超宽频带的高精度测向。仿真和实验结果表明,所提出的设计方法可以在5~40 GHz频率范围内实现-90°~+90°的相位差测量,测量相位误差可达到±2°以内。

摘要： 为了实现多通道的微波光子下变频,提高变频链路性能,提出一种使用单个集成调制器实现的微波光子下变频方案,该方案利用偏振复用特性实现双通道下变频功能。仿真与实验结果表明:当子调制器设置在最小传输点时,可实现载波抑制双边带调制,光载波抑制比达到29 dB;双通道分别独立地将射频信号下变频转换为中频信号,杂散抑制比达30 dB左右,2个通道的无杂散动态范围(SFDR)分别达到110.4 dB·Hz^(2/3)、113.4 dB·Hz^(2/3)。

摘要： 随着航天技术的飞速发展,空天地一体化网络将是人类活动拓展至空间、远海乃至深空的重要支撑.然而,传统的有效载荷技术面临着带宽、能耗、重量及电磁兼容等挑战,很难适应未来空间一体化网络发展的新需求.微波光子技术具有宽带、低损耗、高射频隔离度和强并行处理能力等优势.在国家973项目的大力支持下,在国际上首次提出了基于光频梳的微波光子新型有效载荷技术,并实现大容量、高宽带、多波段、低损耗和灵活透明的卫星转发功能演示.本文面向未来空天地一体化网络应用,对软件定义可扩展的微波光子新型卫星载荷相关关键技术进行了讨论,并对未来发展进行了展望.

摘要： 随着卫星通信不断向高速化、宽带化发展,卫星通信中的频谱资源管理就显得极为重要.然而,传统的基于认知无线电的频谱感知技术由于受到感知带宽过窄、感知速率过低、高频器件制备和集成难度大的限制,难以满足未来卫星通信的需求.基于微波光子的频谱感知技术,将有效的解决上述问题,在大幅度降低成本的同时实现对微波信号的高速有效的频谱感知与优化管理.

摘要： 文章介绍了微波光子频率变换技术特点、应用背景和发展现状.在基于外调制的微波光子频率变换技术上,提出了光本振信号产生与变频一体的串行MZM调制微波光子变频方法,建立了基于串行MZM调制的微波光子变频数学仿真模型,对光本振信号射频功率、光本振模块调制指数、光电变频器调制指数、变频输出信号等进行了仿真与分析,所有的仿真结果为串行MZM调制的微波光子变频方案设计与应用提供了必要的理论依据和技术支撑。

摘要： 光波与微波本质上都是电磁波,它们的不同之处在于它们的振荡频率及对应的波长不同.相应地,传输不同频率的电磁波所需要的介质也不同.比较熟悉的微波更多的是通过自由空间来传播,另外微波也可在波导和同轴电缆中传播.至于光波,自由空间中的光波就是经常感受到的可见光.传播光的介质中最重要的是光纤.阐述了微波光子得链路传输、噪声问题和动态范围。

摘要： 本文重点研究了星上微波光子系统的非线性效应以及链路的传输性能。首先，根据马赫一曾德尔调制器传输函数，建立了多路射频信号输入下星上微波光子系统的非线性模型，利用贝塞尔函数展开、傅里叶变换和Graf加法定理，推导出了调制器非线性失真的严格通用解析解，从理论上分析了调制系数对系统非线性的影响，并对比了双边带调制和单边带调制的非线性性能。其次，考虑到星间微波光子链路中信号经远距离传输损耗大，利用前置光放大来提高链路的信噪比。建立了带前置光放大的星间微波光子链路模型，综合考虑非线性失真分量以及各种噪声(包括热噪声、散粒噪声、相对强度噪声以及由放大器引入的自发辐射噪声、信号与自发辐射拍频噪声)的影响，推导出了射频增益、噪声系数、动态范围和信号噪声失真比(SNDR)的解析表达式。从理论上分析了激光器输出功率、射频输入功率、调制器直流偏置点等参数对链路性能的影响，在给定射频输入功率条件下，通过优化直流偏置相移，使得信号噪声失真比最大。最后，进一步分析了前置放大器增益和噪声系数对信号噪声失真比的影响。

摘要： 信号处理技术是卫星通信有效载荷的关键支撑技术,微波光子信号处理技术能够实现在光域内直接对射频信号的处理。本文综合评价了微波光子星上信号处理技术,并基于微波光子处理技术评述了一种可行的基于微波突发交换的新型星上处理转发机制。

摘要： 高密集和复杂的电子作战环境对未来的雷达与电子干扰设备提出了更高的要求。只有在雷达侦查干扰系统的前端实现了对宽带多频点信号的同时侦查处理，才能针对不同的雷达体制，结合干扰决策控制来引导干扰机作出有效的干扰措施。给出了基于微波光子技术实现的超宽带混频信道化接收机的基本原理以及相应的试验情况,并就试验结果展开了进一步讨论.结果显示,该系统实现了对频率11GHz～15GHz,瞬时带宽4GHz的干扰信号的变频信道化接收,输出4路同中频带宽1GHz的信号.相比传统射频方案,降低了系统复杂度.本文的研究成果为解决电子战系统大瞬时带宽与大动态的矛盾提供了新的方案.在一体化通用电子信息平台的设计实现中具备一定参考价值.

摘要： 本发明公开了一种微波光子多波段雷达探测方法。其中，多波段微波探测信号的生成方法如下：将M路波长不同的直流光载波合并后分成两路；将一个宽带线性调频信号调制于其中一路，生成一个具有M根扫频梳齿的扫频光频梳，扫频梳齿间的间隔与其对应的直流光载波的波长差相同；另一路光信号则调制上单频的射频信号，生成一个多波长光频梳信号，然后将其中所包含的M根已知波长的梳齿分离出来；将扫频光频梳与M根已知波长的梳齿耦合为一路后进行光电转换，即得多波段微波探测信号。本发明还公开了一种微波光子多波段雷达。本发明具有光子技术高频、大带宽的优势，能够实现实时高分辨的多功能探测，同时解决了去斜处理多波段回波信号时频率交叠的问题。

摘要： 本发明公开了一种微波光子全波段雷达探测方法。用中频线性调频信号对频率为fL的光载波进行抑制载波单边带调制，得到线性扫频一阶边带光信号；从频率分布为fOC＝fL±Nfc的光频梳信号中选取单根梳齿信号与所述线性扫频一阶边带光信号合束，N＝0,1,2,3…L，L为正整数；将所得到的合束光信号转换为电信号后，以其作为雷达探测信号向目标发射；以所述合束光信号作为参考光信号，对目标反射电信号进行光域的变频和去斜处理，得到携带目标信息的中频信号，并从中提取出目标信息。本发明还公开了一种微波光子全波段雷达。本发明可在全波段范围对雷达的工作波段以及雷达信号参数进行快速方便的调节，且实现结构简单，探测效率高。

摘要： 本发明公开了一种微波光子滤波方法，用频率为f的微波信号对光载波进行相位调制，生成n阶光边带的调制光信号，n为大于等于2的整数；用中心频率与光载波相差Δf、通带宽度为BW的光带通滤波器对所述调制光信号滤波，其中，fBW、fc分别为所述微波光子滤波方法滤波通带的带宽和中心频率；对滤波后的调制光信号进行光电转换，得到所述微波信号的2n‑1阶谐波分量。本发明还公开了一种微波光子滤波装置。本发明利用相位调制器的非线性，能够实现非线性的奇次高阶谐波的微波光子滤波，可将微波光子滤波器的中心频率提高至W波段甚至更高频段。

摘要： 本发明公开了一种微波光子全极化雷达探测方法。其包括：1、对光载波、复数基带信号和射频本振信号在光域进行上变频处理，产生两路相互正交的射频信号以及一路光参考信号；2、将两路相互正交的射频信号分别送入水平和垂直极化天线，同时辐射出两路正交的极化电磁波以照射目标；用水平和垂直极化天线接收目标的回波，得到两路回波信号；3、对两路回波信号及光参考信号在光域进行去斜和极化响应分离处理，得到分别对应目标极化散射矩阵中的四个元素的四路中频模拟电信号；4、对四路中频模拟电信号进行处理，得到目标探测信息。本发明还公开了一种微波光子全极化雷达。本发明能有效解决全极化雷达带宽受限、结构复杂以及难以瞬时测量的问题。

摘要： 本发明公开了一种微波光子链路动态范围提升方法，首先将光载波分为两路；然后使用两路同源的微波信号通过两个并行的马赫‑曾德尔调制器分别对这两路光载波进行电光调制，并使得两个马赫‑曾德尔调制器所输出调制光信号的相位相反；对这两路调制光信号进行空分复用，并通过空分复用光纤将所得到的空分复用光信号传输至远端；在远端对空分复用光信号进行解复用，并对解复用后的两路调制光信号进行平衡光电探测，得到噪声抑制的微波信号。本发明还公开了一种微波光子链路。本发明可大幅提高微波光子链路动态范围，从而实现光信号的高稳定远距离传输。

摘要： 本发明公开了一种微波光子MIMO雷达探测方法。将M路带宽、啁啾率相同且频率互不重叠的中频线性调频信号调制于M路波长不同的光载波上，生成M路只保留正负二阶边带的光信号；将这M路光信号通过光波分复用器合并后分为两路；将其中一路分为N束参考光；对另外一路光信号进行光电转换并将其中相互正交的M个线性调频信号分离出来发射出去；利用N个接收天线分别接收目标反射信号，进行去斜处理和波长解复用，对所得到的M路光信号分别进行光电转换、低通滤波和模数转换，得到M×N路数字信号，对数字信号进行处理，得到目标探测结果。本发明还公开了一种微波光子MIMO雷达系统。本发明能够大大提高雷达系统的距离向分辨率和方位向分辨率。

摘要： 微波光子控制装置具备并列地与供微波光子传播的波导分别连接的第一量子比特和第二量子比特、以及所述第一量子比特与所述第二量子比特之间的直接耦合。第一量子比特与第二量子比特的间隔为微波光子的波长的(1/4+n/2)倍(n为0以上的整数)。在第一量子比特与第二量子比特之间形成量子纠缠状态。直接耦合消除第一量子比特与第二量子比特之间的经由波导进行的耦合。微波光子控制装置通过对第一量子比特及第二量子比特的弛豫速率以及量子纠缠状态的相位进行控制，由此切换第一动作模式、第二动作模式、第三动作模式地进行动作。

摘要： 本发明提供一种基于光电异构集成的微波光子收发电路及微波光子收发器。该方法包括：微波/毫米波集成电路芯片的第一输入端用于输入的第一电信号，第一输出端用于输出处理后的第一电信号；激光器芯片将第一电信号转换为第一光信号进行输出；第一光电探测器芯片接收第一光信号，转换成第二电信号，通过微波/毫米波集成电路芯片对激光器芯片进行反馈控制；第二光电探测器芯片探测第二光信号，转换为第三电信号输入到微波/毫米波集成电路芯片，对第三电信号进行处理后输出。本发明能够实现光器件与微波/毫米波集成电路芯片的单片系统集成，提高微波光子收发电路的频率特性，实现微波光子收发电路的小型化以及集成化。

摘要： 本发明公开了一种微波光子多波段雷达探测方法。其中，多波段微波探测信号的生成方法如下：将M路波长不同的直流光载波合并后分成两路；将一个宽带线性调频信号调制于其中一路，生成一个具有M根扫频梳齿的扫频光频梳，扫频梳齿间的间隔与其对应的直流光载波的波长差相同；另一路光信号则调制上单频的射频信号，生成一个多波长光频梳信号，然后将其中所包含的M根已知波长的梳齿分离出来；将扫频光频梳与M根已知波长的梳齿耦合为一路后进行光电转换，即得多波段微波探测信号。本发明还公开了一种微波光子多波段雷达。本发明具有光子技术高频、大带宽的优势，能够实现实时高分辨的多功能探测，同时解决了去斜处理多波段回波信号时频率交叠的问题。

摘要： 本发明公开了一种微波光子滤波方法，用频率为f的微波信号对光载波进行相位调制，生成n阶光边带的调制光信号，n为大于等于2的整数；用中心频率与光载波相差Δf、通带宽度为BW的光带通滤波器对所述调制光信号滤波，其中，fBW、fc分别为所述微波光子滤波方法滤波通带的带宽和中心频率；对滤波后的调制光信号进行光电转换，得到所述微波信号的2n‑1阶谐波分量。本发明还公开了一种微波光子滤波装置。本发明利用相位调制器的非线性，能够实现非线性的奇次高阶谐波的微波光子滤波，可将微波光子滤波器的中心频率提高至W波段甚至更高频段。