基于微波光子相干接收的宽带射频前端技术（特邀）

提出了一种适用于电子战应用的宽带大动态微波光子射频前端方案,通过采用双边带抑制载波及微波光子相干接收技术,能够有效改善前端的噪声系数、无杂散动态范围等。在6~18 GHz工作频带内,该射频前端无杂散动态范围达到110 dB·Hz^(2/3)、噪声系数优于8 dB、多通道幅度一致性优于±1 dB、多通道相位一致性优于±10°,实现了宽带射频信号的高性能传输,同时满足阵列光学波束需求。     

星载宽带跨频段微波光子射频通道实现技术研究

目前基于微波技术的射频通道带宽与频率受限、多频率变频能力受限、通用性差,严重制约了高通量卫星的频谱覆盖范围和大带宽多路变频能力.针对这一问题,本文在对微波光子射频通道研究现状对比分析的基础上,提出基于并联型架构的宽带跨频段微波光子射频通道实现方法,开展了相应的仿真分析及实验验证.测试结果表明：该射频通道下变频输入频率可覆盖27 GHz～52 GHz,输出频率可覆盖17 GHz～24 GHz;上变频输入频率可覆盖25 GHz～27 GHz,输出频率可覆盖37 GHz～43 GHz,且该射频通道工作带宽优于2 GHz,带内平坦度优于3 d B,变频增益优于-10 d B,无杂散动态范围优于100 d B?Hz^2/3.     

微波光子链路无杂散动态范围概述

本文介绍了微波光子学应用前景和微波光子链路研究现状,研究限制微波光子链路动态范围的首要因素三阶交调失真,以及提高链路动态范围的现有技术,并且提出了未来微波光链路设计中需要解决的问题。     

基于EDFA的长距离微波光子链路噪声恶化研究

文章针对长距离模拟微波光链路存在性能参数难以改善的问题,建立了在外调制方式下基于掺铒光纤放大器(EDFA)的超长距离微波光子链路参数理论模型,并在该模型下根据单个EDFA的噪声恶化表达式推导了链路中级联三个EDFA时整个链路的噪声恶化表达式,给出了整个链路的噪声恶化与增益、噪声系数、无杂散动态范围以及1d B压缩动态范围的函数关系式,详细论述了链路性能随器件参数变化的演变规律。通过对参数的仿真分析,其结果表明可以通过控制直流光电流以及噪声恶化的程度来提高链路的综合性能,对微波光链路的工程设计和应用提供了理论参考。     

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。     

探测器非线性对微波光子链路性能的影响

提出了一种新的光电探测器（PD）非线性模型,进而分析了PD非线性对系统增益及三阶无杂散动态范围（SFDR3）的影响。实验表明,当调制器的直流偏置角变化时,含PD非线性的实际链路与忽略PD非线性的理想链路相比,信号增益的最大值将下降1．7dB,SFDR3最大值下降3dB,因此在高性能链路中考虑探测器非线性是十分必要的。     

基于拉曼放大器的超长距离无中继微波光子链路的性能分析

针对传统长距离模拟微波光链路存在性能参数难以改善的问题,提出了一种基于反向泵浦拉曼放大器解决超长距离光传输的方法,并在该方法上建立了模拟链路性能参数的理论模型,详细论述了链路性能随器件参数变化的演变规律。通过对典型参数的仿真分析,其结果表明反向拉曼泵浦方式能够极大改善链路的综合性能,对微波光链路的工程设计和应用提供了理论指导。     

一种提高无杂散动态范围的多通道信号接收方法

当大功率信号进入接收机后,将迫使模数转换器工作在非线性区,并导致接收信号中含有大量非线性杂散.为了抑制杂散并提高接收机对小信号的侦测能力,提出了一种具有无杂散高动态范围(Spurious-free Dynamic Range,SFDR)的信号接收方法.首先通过两路不同的通道同时接收信号,然后利用信号之间的频率差异识别杂...     

微波变频组件杂散信号分析与抑制设计

微波变频组件是通过一次或多次变频将微波信号变频至所需频率的器件,在变频过程中生成所需信号的同时也会混频产生多余的频率分量,这些频率分量对所需信号构成杂散信号必须予以抑制。基于降低杂散信号对输出信号的影响阐述了变频原理,具体分析了射频信号和本振信号混频后的频率分量,最后给出了一种变频组件的实现方法,实现了抑制杂散信号分量的目的。     

一种超宽带捷变频源的研制

本文介绍了一种超宽带捷变频源的设计与实现过程，该频率源采用直接模拟合成方式，通过合理的频率划分和高性能的开关滤波组件技术实现了超宽带、捷变频、低相噪、低杂散的优异性能，并给出了最终测试结果。实测结果表明该频率源在 Ku 波段 6GHz 带宽范围内具有杂散抑制优于-70dBc，相位噪声优于-103dBc/Hz@1kHz，跳频时间小于 200ns 等的性能。     

光子晶体光学频率变换技术

文章首先介绍了光子晶体光学频率变换技术的基本原理和技术特点;然后简述光子晶 体光学频率变换技术研究进展情况;最后指出了光子晶体变频技术在可调谐激光器和其它领域中的应用前景。     

相对强度噪声对微波光子链路性能影响规律研究

激光器的相对强度噪声(RIN)在微波光子链路中转换为噪声功率,进而影响链路的动态范围.文章建立了基本结构的非相干和相干微波光子链路的动态范围(SFDR)模型,并通过仿真对比分析了激光器的RIN对这两种链路结构的影响.在光器件的性能水平较低时,非相干微波光子链路能获得更大的SFDR;随着光器件性能水平的提升,相干微波光子链路的SFDR将超过非相干微波光子链路.而在目前典型的器件参数条件下,两种链路的理论SFDR都能达到120 dB·Hz2/3左右.     

基于下变频TOF-TDC的飞秒级微波光子延时测量技术研究

提出了一种基于下变频的飞行时间-时间数字转换(TOF-TDC)原理的微波光子传输链路延时抖动测量技术,并详细地阐述了该技术的基本原理、系统构架以及参数设计等.该技术能以飞秒量级的测量精度以及大延时测量范围对信号延时抖动进行测量.环境因素导致的延时抖动严重地影响了高频模拟微波光传输相位传递,进而制约其在光控相控阵等领域中的广泛应用.所提出的延迟抖动测量技术从本质上解决了光传输链路在电子战、宽带雷达等宽带应用场合中稳相传输所遇到的一个基础性问题,具有很大的应用推广潜力.     

基于激光器RIN抑制的宽带低噪声微波光传输技术

微波光子链路中的核心器件激光器、调制器、光电探测器均为有源器件,在微波信号的电光光电转换过程中会引入额外的噪声,导致微波信号的噪声性能恶化,高的噪声系数会降低电子信息系统的灵敏度、动态范围、探测精度等关键性能指标,因此抑制噪声成为实现高性能微波光子系统的关键。文章针对当前激光器噪声较高的限制,提出采用常规分布反馈(DFB)激光器与光放大器、窄带光子滤波相组合的方式来抑制激光源噪声,实现微波光子链路的宽带低噪声。建立了微波光子链路传输模型,分析了链路性能与器件参数之间的映射关系。实测对比了采用该组合光源方案与常规微波光子链路的噪声性能,结果表明采用高功率光源结合光滤波可对激光器远端相对强度噪声(RIN)实现高的抑制,通过优化,噪声系数较常规水平可改善15 dB以上。     

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。     

基于微波光子I/Q去斜接收的宽带线性调频雷达成像系统

该文提出一种新的基于微波光子I/Q去斜接收的宽带线性调频雷达成像系统方案。发射机利用微波光子倍频技术产生宽带线性调频信号,接收机利用偏分复用-双驱动马赫曾德尔调制器,将回波信号同时输入到两个不同偏振态的调制器上,并通过调节对应调制器的偏置电压在两偏振态之间引入90°相位差,从而实现微波光子I/Q去斜接收。此雷达在具备实时高分辨探测能力的同时,能区分参考点两侧的目标,解决了现有微波光子雷达接收机采用光子混频去斜接收中受镜频干扰导致距离向模糊的问题。该文首先论证了采用I/Q去斜接收的必要性,随后介绍了所提出的微波光子雷达结构与原理,最后开展了目标探测与逆合成孔径雷达成像的实验研究。该雷达工作在K波段,带宽为8 GHz。结果表明该系统可以有效解决镜频干扰引起的距离向模糊。      

基于微波光子滤波器的归零到非归零码型转换研究

从信号频域处理的角度分析并实验验证了一种基于微波光子滤波器的归零(RZ)码到非归零(NRZ)码的码型变换方案。理论上,通过对RZ和NRZ码基带信号的频谱特点以及微波光子滤波器的特性进行分析,构建一个低通滤波器并对RZ码信号进行滤波,强烈抑制RZ码信号中的时钟分量,最终实现RZ到NRZ码的码型转换。在实验中,采用一种两抽头加色散延时的微波光子滤波器对速率为10Gbit/s的RZ码信号进行了处理,成功得到了转换后的NRZ码信号。信号波形和频谱均显示了此方案的良好性能。通过简单地调节微波光子滤波器的部分参数,可对任意速率的信号进行处理,具有很好的灵活性。     

微波光子辅助的瞬时频率测量技术研究进展

微波光子辅助的瞬时频率测量(IFM系统具有高时间带宽积、低功率损耗、轻系统质量以及抗电磁干扰等巨大优势。对目前国内外研究的IFM系统按照频率-空间、频率-时间和频率-幅度三种映射方式进行分类介绍,主要归纳比较了具有频率-幅度映射关系的IFM系统,针对其中存在的测量范围和测量精度之间的互换(Tradeoff问题,进一步引申到研究高精度可调谐测量范围的IFM技术,并对目前相关领域的研究进行了追踪报道。