基于可调光延迟线的微波光子零中频接收机研究

提出了一种基于可调光延迟线的微波光子正交解调技术,并基于该技术设计了微波光子零中频接收机。通过调节光延迟线实现本振信号的90°移相,并采用波分复用方法在共用的级联马赫-曾德尔调制器结构中实现两条正交链路的射频信号与本振信号的混频,从而提高了光正交解调的幅相一致性。所设计的微波光子零中频接收机可对光正交解调之后的中频处理器件如光电探测器、滤波器以及模数转换器等引起的链路幅相不平衡进行数字补偿。经数字幅相失衡补偿后,微波光子零中频接收机在中心频率为12 GHz、瞬时带宽为4 GHz的工作频段内测得幅度不平衡小于0.4 dB,相位不平衡小于1.5°,镜频抑制度大于45 dB,最高镜频抑制度可达79 dB。     

信道化接收处理方法研究

现代雷达接收机要求具有瞬时频带宽,良好的灵敏度和动态范围,检测同时到达信号的能力等特点。针对这些问题,采用多相滤波组信道化接收的处理方法,将两个线性调频脉冲信号通过多相滤波组信道化接收机,经信道划分、采样、移频等处理后,实现对多路信号的信道分离,并成功检测到同时到达的信号,降低了信号处理的复杂度,提高了接收机实时处理能力,尤其是提高了雷达接收机全概率截获目标的能力。     

微波光子超宽带信道化接收机综述

现代雷达信号朝着多格式、多频段、大带宽趋势发展,对电子战中雷达信号侦测提出了更大挑战,要求接收机具备大瞬时带宽、宽频谱覆盖以及高频谱分辨能力。微波光子技术因其具有低损耗、大带宽、抗电磁干扰、设备结构简单等优势,与超宽带信道化接收需求相匹配。本文从信道化接收机面临的需求与挑战出发,对众多微波光子信道化接收机技术方案进行简要梳理,然后介绍了目前微波光子信道化接收机技术发展方向。     

激光相干雷达中光单次下变频技术

在相干激光雷达远程测距中,为提高雷达的探测距离和距离分辨力,通常使用大时宽带宽积的信号如调频信号对光载波进行调制,并在接收端进行脉冲压缩处理,为降低接收端数字信号处理的数据量以提高运算的实时性,需要将接收信号下变频至合适的频段。传统的外差式雷达接收机需对光信号和电信号分别进行一次下变频,导致系统结构较复杂,且受器件非理想化的限制,下变频过程中会引入额外的噪声,此外还存在镜像频率噪声干扰的问题,导致解调信号信噪比降低。提出了一种将光信号直接下变频至脉冲压缩所需频段的方案,该方案使用正交解调的方式进行,能够简化系统结构同时抑制镜频噪声。首先将本振光进行频移并分为两束,通过控制相位使两本振光相互正交。将信号光分为两束并分别与两路本振光在光电探测器表面进行混频,接着对电信号进行采集,通过相关算法对幅相不平衡进行矫正。经仿真和实验,该方法能够在有效简化激光相干雷达接收机系统结构的同时避免镜频噪声干扰,在10 GSps采样率下,相较于外差式接收机,解调信号信噪比提高了约3 dB。     

低相噪光子式微波接收机的研制

首次对微波接收机的相噪进行了理论建模,并提 出了一种基于光子技术的新型微波接收机,该接收机采用微波光子 链路来代替电缆,使用光电振荡器代替电子振荡器来作为本振源,并基于上述理论模型分析 了该种接收机较传统电子式接收 机在相噪指标上的优越性。让10 GHz载波信号分别通过电、光两种接 收机,对比输出信号的相噪情况,实验结果表明:通 过传统电子接收机接收后,载波信号相噪在1kHz频偏增加了30 dB; 而对于本文所提新型光子式接收机,载波信号相噪在 1kHz频偏仅增加10 dB,说明了该种新型接收机在集成了微波光子链 路与光电振荡器两种新型光子技术后,相噪指标得到了显著提高。     

光学微腔在微波光子雷达系统中的应用

微波光子雷达通过光子技术辅助可突破传统电子技术瓶颈,实现光子系统集成化是未来微波光子雷达的必然发展趋势。具有超高品质因子的光学微腔得益于其独特的线性和非线性光学特性,可在极小的体积内实现宽带微波信号的光域调控,是集成微波光子雷达系统的关键核心元件,在微波光子滤波、光生微波信号、光子辅助信道化接收和光控波束形成等系统功能单元中都具有重要的应用价值,并且在未来太赫兹雷达、激光雷达等系统中也具有广阔的应用前景。     

激光相干雷达中光电双下变频技术EI北大核心CSCD

在激光雷达远程测距中,雷达接收机需要在接收信号信噪比较低的背景下,对其中的有用信号进行识别、提取和判决。因此,为保证雷达系统的探测距离和精度,在激光发射功率一定的前提下,需在信号接收处理的各环节中设法提高信号的信噪比。当前外差式激光雷达接收机在变频时将本振光和信号光直接混频,导致镜像频率噪声与有用信号叠加,致使解调信噪比恶化。针对激光雷达接收机提高信号信噪比的需求,提出了一种在信号解调过程中对镜频干扰进行抑制,从而提高解调信噪比的方法。采用光电联合I/Q下变频,首先参考Hartley结构,在光信号的解调过程中对镜频处的噪声进行抵消,随后采用I/Q支路不平衡补偿算法对潜在的双支路不平衡量进行矫正,最后使用数字正交下变频将中频信号解调至基带。仿真和实验表明,该方法能够有效消除调频信号变频过程中引入的镜像频率噪声,相较于传统激光相干雷达接收机方案,该方案解调得到的基带信号信噪比提升了约3 dB。     

一种中频相同的微波光子信道化接收机

提出一种基于相干光处理的微波信道化接收机,采 用 自由谱范围(FSR)不同的两套光频率梳(OFC,optical frequen cy combs)分别作为 光载波和光本振,使得各个信道的输出具有相同的中频。本文方法将微波信号调制到载波 OFC的每一个 频率分量上,并用法布里-珀罗(F-P)光滤波器对多个信道的调制光边带同时进行带通滤 波,然后与 本振OFC进行相干探测实现频率下转换。若载波OFC比本振OFC的FSR大于1个 信道带宽,并使 F-P滤波器的FSR与本振OFC相等,可得 到等带宽、等中频的微波信道,降低了后续电路的复杂度。对 两个相邻信道进行了实验,将9.74～9.86GHz和9.86～9.98GHz波段的信号分别下转换到两个带宽为120MHz 的中频信道,两个中频信道的中心频率仅相差4MHz分别为900MHz和 896MHz,表明本文方法能够实现等中频的信道输出。     

LEO卫星信道多普勒频移估计与补偿

为削弱LEO卫星信道的时间选择性衰落,提出了一种多普勒频移估计与补偿方法。基于差分相关检测器,从中频信号提取下行信号中的多普勒频移信息,然后利用A/D和DSP进行相应地采集与处理。用得到的多普勒频移估计实时调节接收机本振频率,实现对下行信号的多普勒频移补偿,同时计算出上行多普勒频移并进行补偿。该方法无需符号同步,特别适合于超过符号速率的多普勒频移估计。     

伪随机序列调制的激光外差探测

在激光外差探测中,为了增强在频谱密度上对多普勒频移峰值的识别能力,提升对目标的探测概率,提出一种采用伪随机序列对连续激光进行调制的外差探测方法.应用伪随机序列的M序列码对发射激光和本振光同时进行频率调制,接收信号光和经时间延迟后的本振光相干叠加形成拍频信号.其特点是二进制码调制同时作用于发射信号光和本振光,使外差信号频...     

High-isolation photonic microwave mixer/link for wideband signal processing and transmission

We have proposed, analyzed, and demonstrated a high-isolation photonic microwave mixer using an integrated, dual-stage balanced-bridge Mach-Zehnder modulator. The proposed balanced photonic microwave mixer provides not only high isolation between radio frequency (RF) signal and local oscillator (LO) ports, but also excellent isolation between intermediate frequency (IF) and RF/LO ports without any filters. In this paper, the structure, principle, and operation settings are discussed in detail. Experimental results showed >60 dB electrical isolation between RF and LO ports and >50 dB isolation between IF and RF/LO ports in a demonstrative photonic microwave mixer. This device can extend the bandwidth of a modulator and have wide applications in RF photonic links where RF signal conversion and processing are required.     

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。     

基于载波抑制单边带调制的微波光子混频方案

为了克服电混频器的瓶颈,实现大带宽的信号混频,提出了一种基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器的微波光子混频方案。通过调节调制器的6个直流偏置电压进行载波抑制单边带调制,射频(RF)信号和本振(LO)信号分别注入调制器,相互隔离,各自调制,且在2个相互正交的偏振态上传输,最后经偏振控制器和检偏器调整到同一偏振态上进行拍频,上、下变频模式的切换只需要改变其中一个直流偏置电压。仿真与实验表明:该方案切实可行,输入的RF频率在11~25 GHz时,输出的上变频或下变频信号的RF杂散抑制比不低于25 dB,频谱纯度高,可调谐性好,变频模式之间切换方便,系统的RF/LO隔离度达到-49 dB。     

A Miniature Q-Band Balanced Sub-Harmonically Pumped Image Rejection Mixer

This work presents a miniature Q-band balanced single side-band sub-harmonically pumped image rejection diode mixer (SHIRM) using a compact Marchand dual balun design. The SHIRM is realized employing four anti-parallel diode pairs for frequency mixing, a Lange coupler for radio frequency (RF) signal input, and a reduced size three-conductor-line Marchand dual balun for local oscillator pumping. The length of three-conductor-line dual balun is reduced by 81% after shunting two lumped capacitors at the center conductor. The measured results exhibit a minimum conversion loss of 8.6 dB, a maximum image rejection ratio of 22 dB, all ports isolation better than 37 dB, and an input 1-dB compression point of 2.5 dBm at RF bandwidth of 40.5 to 43.5 GHz and fixed intermediate frequency of 2.4 GHz. The chip area is very compact, only 1 times 0.84mm²     

Ka Band Broadband Fourth Harmonic Image Rejection Mixer

This paper presents the design and implementation of Ka band broadband hybrid integrated image rejection mixer with a fourth harmonic mixer as unit mixer. Detailed design and analysis have been carried out. The mixer was fabricated by hybrid microwave integrated circuit (HMIC) process based on the thin film ceramic substrate which can reduce the cost compared to monolithic microwave integrated circuit (MMIC). The measured results showed conversion loss less than 11.2 dB and image rejection ratio (IRR) more than 20 dB in 4 GHz RF bandwidth. It can also play the role of up-converter from the test data.     

A 220 GHz (G-Band) Microstrip MMIC Single-Ended Resistive Mixer

This letter presents the design and characterization of a 220 GHz microstrip monolithic microwave integrated circuit single-ended resistive mixer in a 0.1 GaAs mHEMT technology. A conversion loss as low as 8.7 dB is obtained, limited by the available local oscillator (LO) power (1.5 dBm) in the measurement setup. The radio frequency (RF) bandwidth is also limited by the measurement setup, but the mixer demonstrates a flat response over the measured 200 to 220 GHz frequency range. Furthermore, measured intermediate frequency bandwidth, 1-dB input compression point, LO-to-RF isolation, and reflection coefficients are presented and discussed.     

20GHz镜频抑制谐波混频器

镜频抑制混频器能有效地抑制镜像频率,提高雷达和通信系统的抗干扰能力。介绍了一个20 GHz二次谐波镜频抑制混频器的设计与制作,该镜频抑制混频器采用两个相同的二次谐波混频器做为两路混频单元,两路射频输入和中频输出分别用90°的功分器/合路器与两路混频器相连,本征用威尔金森功分器等幅同相输入两路混频。借助于90°的功分器,两路混频器的镜频产物在中频90°合路器的输出端口反相抵消,有用中频在90°合路器的输出端口同相叠加。利用ADS和HFSS对该混频器进行了仿真设计,并对实际电路进行了加工测试。经测试,当中频固定在400 MHz时,射频在20～21 GHz内变频损耗小于10 dB,镜频抑制大于20 dB。     

Design of Lange-couplers and single-sideband mixers usingmicromachining techniques

This paper reports on the design and performance of micromachined Lange-couplers and single-sideband mixers (SSB) on thin dielectric membranes at Ku-band. The micromachined Lange-coupler results in a 3.6±0.8 dB coupling bandwidth from 6.5 to 20 GHz. The Lange-coupler and an interdigital filter are used in a 17-GHz SSB. The SSB mixer requires 1-2 mW of local oscillator (LO) power without dc bias and achieves a 30 dB upper-sideband (USB) image rejection for an IF frequency of 1 GHz and above. The micromachined membrane technology can be easily scaled to millimeter-wave monolithic microwave integrated circuits (MMIC's) to meet the low-cost requirements in automotive or portable communication systems     

基于氮化硅微环和载波分离的可重构微波光子带通滤波器

基于Add-Drop型氮化硅微环滤波器,利用光学单边带调制和光载波分离的方法,实现可重构微波光子带通滤波器。滤波器带宽和带外抑制比分别达到726 MHz和37.0dB。并且通过改变光载波波长实现1.64~23.41GHz的滤波器频率调谐;通过调节微环耦合系数实现0.683~2.246GHz的滤波器带宽调谐,在带宽调谐范围内带外抑制比大于26dB。