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.     

基于相位和强度调制的微波测频技术研究

为了更好地对微波信号进行频率测量，采用了一种基于相位调制和强度调制相结合的瞬时测频方法。一束连续波光源通过耦合器被分成两路，未知微波信号分别同时经过相位调制器和强度调制器从而对载波进行调制，之后进入两段长距离的单模光纤中。在光纤中由于色散引起的微波功率损耗的特点，可以获得单调变化的频率-幅度的映射关系，继而通过光电探测的微波信号输出功率比得到幅度比较函数；另外还分析与实现了测频范围与测频精确度的优化。结果表明，该方案结构简易，能够快速精准地测量出未知信号的频率，测量范围可以达到0.5GHz~53GHz，测量误差小于±200MHz。该方法可以有效地测量微波信号频率，可靠性强，适用范围广。     

基于光子学的微波信号频率测量研究进展

微波频率测量是电子侦察中的重要内容,随着雷达电子战的发展,微波工作频率不断攀升,电域的测频方案由于测量带宽的限制,无法满足电子侦察的发展需求。利用微波光子技术实现频率测量的系统具有瞬时带宽大、低损耗、抗电磁干扰等特点,能克服电子领域在微波频率测量中所面临的瓶颈问题。根据目前基于光子学的微波信号频率测量方案,从瞬时频率测量、光子辅助微波信道化、多频测量、基于光子模数转换技术、光子压缩感知技术5种不同类型的测频原理展开了介绍和分析,并对基于集成光学的微波信号频率测量技术进行了探讨。在微波信号频率测量技术的发展中,基于光子学的测量方法具有广阔的应用前景。     

双偏振调制大范围高分辨率瞬时微波频率测量

微波频率测量是电子战系统的重要组成部分,电域频率测量方法存在系统体积大、功耗大、抗电磁干扰能力弱的问题,光辅助法频率测量存在大测量范围时低分辨率、高分辨率时小测量范围的问题。提出并实验验证了一种采用两个光偏振调制器的大范围高分辨率瞬时微波频率测量方法,该方法先在大范围低分辨率测量微波频率,再在小范围高分辨率测量微波频率。实验结果表明,该方法可在2.7~19.4GHz范围内实现瞬时测频,分辨率优于±0.14GHz。     

毫米波测量设备的两项新成果

上海微波技术研究所研制的K_a波段半自动精密测试系统(六端口)是通过测量功率来确定被测件的网络参数的.它可以在全频段上精确地测试各种无源和有源的微波器件,快速地得到有关参数复反射系数、驻波比、阻抗、相移、插损、衰减和S参数等.测     

用于精密测量的光纤偏振光干涉仪

能对位移和振动进行高精度测量的光纤振光干涉仪是一种将偏振光干涉技术与光纤传感技术相结合的新型光纤传感器。当被测物表面反射光与自聚焦透镜端面反射光相干涉时,根据偏振角反推被测物的微波位移,理论上其测量精度可达到0．01nm,可用于生产过程中非接触在线测量与监控。介绍了这种光纤传感器的原理,给出了实验结果并进行了分析讨论。     

基于偏振调制器和单模光纤的微波瞬时频率测量研究

提出了一种基于偏振调制器(PolM)实现微波信号 的瞬时频率测量(IFM)方法并进行了实验验证。它采用PolM同时实现相位调制和强度调制, 利用1个光源和1段单模光纤(SMF)保持光路中功率稳定,通 过光纤的色散将微波信 号频率映射到功率上,最后经过光电探测器(PD)探测并计算出两路电信号的功率比。这个功 率比一一对应于输入的微 波信号频率,最终能够测得所输入的微波信号频率。实验结果表明,它不仅可以实现1～12GHz宽带范围 内IFM,测量精度可以达到0.2GHz,而且能够同时保证 所测量的微波信号频率的系统误差小,稳定度好。     

一种改善实时性的光辅助微波频率测量方法的研究

针对分段光辅助微波频率测量实时性不足的缺陷,提出一种新的改善实时性的光辅助微波频率测量方法。被测微波信号从上下两支路通过双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)同时对两路不同波长激光进行调制,调制输出激光经过单模光纤、光电转换器还原出微波信号。设置上下支路DPMZM的相位偏置电压,使上支路频率测量范围大,下支路频率测量范围小,在电域分两步计算处理得到被测微波信号频率。该方法避免了装置的调整及重新校准,从而实现更好的测量实时性。实验结果显示,实验装置在4.3~18.7 GHz的频率范围测量时间小于70μs、测量误差±0.4 GHz。     

基于微波光子技术对到达时差和抵达角的估计

针对传统方法测量雷达时域参数方法较不够灵活的问题,提出了一种基于光功率测量估计微波参数的方法。该测量方法主要基于两个马-曾干涉仪,原理是通过测量输出端的光功率反推得到两个微波信号之间的相位差,进而计算到达时差(TDOA)和抵达角(AOA)。通过对模型仿真,发现该方法可有效测量微波时域参数,且具有较高的精度。     

一种超小型化瞬时测频接收机设计

现代电子战设备的发展方向是小型化、便携性、高性能,而瞬时测频接收机小型化的前提是元器件的小型化,由于芯片集成已经发展得很成熟,所以瞬时测频接收机前端微波器件的小型化是实现超小型化瞬时测频接收机的关键。文章先对LTCC技术特点进行简要介绍,提出一种基于LTCC技术的超小型化瞬时测频接收机设计,通过与采用传统微波传输线体制相关器组件的瞬时测频接收机进行性能对比,该超小型化瞬时测频接收机在体积、重量方面有明显的优势。     

宽带大动态瞬时测频接收机的设计与实现

论述了宽带大动态瞬时测频接收机的工作原理,在理论和实践的基础上,介绍了宽带大动态瞬时测频接收机的设计与实现。通过性能测试证明文中介绍的测频接收机技术先进可靠,结构简单合理。     

Submillimeter Wave ESR Measurement for Cr3+ in Ruby Crystal Using a Gyrotron as a Radiation Source

Fine structure constant of ruby has been measured using an ESR spectrometer with a pulse magnetic for high fields and a gyrotron as a radiation source in a millimeter to submillimeter wave range. The measurement was carried out at room temperature. The Zeeman energy in this frequency range is large enough compared with the fine structure constant. The higher order term in the effective spin Hamiltonian can explain the dependence of fine structure constant on the frequency. The observed fine structure constants depend on the field intensity.     

一种利用双路相移布拉格光栅的快速微波频率测量方案

采用相移布拉格光栅设计了一种快速微波频率测量方案。通过在上下两支路配置具有不同陷波频率的相移布拉格光栅,再分别与激光源、相位调制器进行融合处理,利用光电探测器输出功率比与待测微波信号频率之间的映射关系建立幅度比较函数,进而实现微波频率测量。理论分析和仿真结果表明,通过调节激光源的载波频率,可改变微波频率的测量范围和测量精度;再结合大范围低精度频率测量和小范围高精度频率测量的两步测量法,可实现高精度的微波频率测量。该方案具有结构简单、测量精度高等优点。     

相位调制的瞬时微波频率测量的Optisystem仿真研究

通过对基于相位调制的瞬时微波频率测量系统结构的分析,在Optisystem仿真软件平台上进行了详细的结构仿真和器件参数设定值分析。通过根据输入的不同载波波长得到的分段测量结果值,在总测量频程6～18GHz范围内,最低精度可达到0.1GHz,使得到的测量频率值相对于特定频段更具有代表性。通过检测输出端功率比,求得待测频率,实现了测量频程在6～11GHz时,测量精度总体约为0.5GHz;测量频程在11～15GHz时,测量精度总体约为0.2GHz;测量频程在15～18GHz时,测量精度总体约为0.1GHz。     

基于综合测频法的脉内特征分析

综合测频法通常由搜索测频法和非搜索测频法这两种体制的测频方法结合而成。非搜索测频法瞬时测频范围大,但测频精度较低;而搜索测频法的瞬时测频范围小、测频精度较高,通常用非搜索测频法来引导搜索测频法,以近似过零检测和小波变换方法为例,对低信噪比下的典型雷达信号进行了仿真分析,结果验证了综合测频法提取信号脉内特征的有效性。     

一种瞬时测频改进算法

在保持实时测量的基础上对传统的短时傅里叶变换（STFT）测频算法加以改进,采用了基 于多相结构的短时测频算法和CZT算法,大大缩短了瞬时测频的运算时间,提高了测频精度 ,减少了运算资源,更加利于工程实现。     

PDH激光稳频控制技术研究

针对多普勒测风激光雷达系统的应用需求,研制了一套结构紧凑、操作灵活的Pound-Drever-Hall(PDH)激光稳频系统。直接数字频率合成器(DDS)产生激光器高频相位调制信号,模拟混频器解调激光器的频率漂移信息,高集成度的数字信号处理器(DSP)作为稳频控制系统的心脏,负责整个稳频系统的总线控制、信号处理及比例积分微分(PID)伺服等。实验表明,在2.5h内激光器的相对频率漂移不超过±17kHz,其均方根(RMS)误差为5kHz,绝对频率稳定度优于200kHz。在主动对法布里-珀罗干涉仪(FPI)施加6 Hz固定扰动时,系统能够在30ms内迅速恢复稳定。满足直接探测多普勒测风雷达系统中0.1m/s测风精度的应用需求。     

透波结构的电厚度高分辨率测试技术

点聚焦透镜天线能微观确定透波结构的电厚度偏离程度。利用点聚焦天线的波束汇聚能力,通过对透波结构电厚度超差区域的准确定位,实现电厚度的高分辨率测试。采用频率变换的原理组建透射法相位测试系统,用两路合成信号发生器产生测试所需的差频微波信号,直接实时比较校正支路和测试支路的相差,达到了电厚度高稳定性测试。以实际型号为例,采用HFSS软件对点聚焦透镜进行设计仿真,给出设计参数,加工符合设计要求的点聚焦透镜并将其应用在透射法测试系统中,提高了透波结构电厚度测量与校正的工作效率。     

基于LabView的减振器试验台测控系统设计

采用闭环激振控制结构设计并成功实现了一种油压减振器试验台测控系统，系统采用电液比例驱动的位置闭环控制，数据的采集及控制算法实现是在LabVIEW环境下，通过NI的PCI6221卡完成的。本文主要介绍系统的构成及工作流程，介绍了程序设计中的几个关键功能子VI：频率队列、自动建立文档目录、数据采集及激振控制等。本系统对于研究油压减振器性能参数，高速列车油压减振器对轮轨作用动力性能影响有着重要的意义，对同类系统的研发有参考价值。     

可切换带宽的可调频率带通滤波器设计

提出了一种可切换固定带宽的可调频率带通滤波器新结构,且实现了在带宽切换前后都能保持固定带宽的特性。基于谐振线间的耦合系数提取算法,参考滤波器综合理论,设计并加工了工作频段为1.3～1.45 GHz的开环微带谐振可切换带宽的可调频率带通滤波器。测试结果表明,在整个工作频段内,3 dB 带宽在切换前后分别为120 MHz、100 MHz 和80 MHz,对应的插入损耗各是-2.9 dB、-2.4 dB、-2.6 dB,测试结果与仿真结果吻合良好。该滤波器具有结构简单、加工难度低、体积小、馈电控制简单等优点。