光波技术在天线雷达领域的应用

近年来，光波器件和光纤技术在天线、雷达及电磁场测量等领域的应用受到普遍的重视和关注，本文详细介绍了微波信号的光载波传输技术、微波相位光外差控制技术和雷达波束光学实时延迟控制技术，对其工作原理、技术特点及应用方向作了简要分析。     

微波光子学研究的进展

微波光子学注重微波与光子在概念、器件和系统的结合,典型研究包括微波信号的光产生、处理和转换,微波信号在光链路中的分配和传输等。其研究成果促进了新技术的出现,如光载无线（RoF）通信、有线电视（CATV）的副载波复用和光纤传输、相控阵雷达的光控波束形成网络以及微波频域的测量技术等。     

基于微波光子的复合式时频传输技术研究

光载射频传输技术在地基无源探测、分布式阵列合成孔径、空间探测等诸多领域具有广泛的应用,用于实现不同子阵之间的信号互连与信号相参。针对传统光载射频传输技术中相位稳定度低、时延变化大、易受环境影响等问题,本文提出一种复合式微波光子时频传输技术,通过结合被动和主动时频传输技术,分别实现了本振点频信号的光纤分发和中频宽带信号的光纤回传,联合两者之间技术优势实现了系统的相位高稳定度和宽带信号传输的目的。本系统可实现本振信号、中频信号在中心端和远端的时频稳相传输。通过对比实验和综合测试,实现1.6 GHz本振和(1.6±0.5) GHz中频信号的稳相传输,传输距离为5 km,经过在-40～+70℃的环境试验验证,温度变化范围内上下行微波光子链路中相位波动小于±1.5°。     

光纤延迟线应用研究动态

对目前正成为研究热点的光纤延迟线(FDL)进行了原理和结构特点的分析,总结了光纤延迟线的分类,对光纤延迟线的3个重要应用领域作了详细的跟踪研究.在光纤传感与光学测量领域,分析了激光器线宽测试系统、晶体双折射参数测量系统、光相干层析成像(OCT)测镀系统及光相关光谱术(OCS)测量系统,指出了光纤延迟线在这些系统中的丰要作用及参数设置;存光纤通信领域,从原理和系统结构上莺点分析了高速脉冲串发生器、光缓存器及光编/解码器,指出了目前存在的问题;在微波光子学领域,详细分析了多频光振荡器、微波光纤延迟线、光A/D转换器及光信号相关处理器.指出了关于光纤延迟线技术的最新研究方向主要足提高延时精度、实现连续可调、减小插入损耗和提高工程可靠性.解决这些问题是光纤延迟线实用化的关键所在.     

微波副载波复用视频光纤传输系统

介绍一个采用国产光电器件研制的微波副载波复用光纤视频传输系统。系统进行了以传输亚洲一号卫星信号地面接收站第一中频多路电视信号为目标的现场实验。信号经过３８．７８ｋｍ，１．３μｍ波长单模光纤传输后，在接收光功率为－２２ｄＢｍ时，载噪比劣化不大于３ｄＢ，当接收光功率为－３０ｄＢｍ时。     

微波光纤连接的调制器

利用光纤技术传送微波信号,简称为微波光纤连接(Microwave fibre-OpticalLink),是当前光电子学和微波技术的重要前沿,它对发展卫星通信、电子对抗和雷达新系统、新装备方面起着重要的作用.本文在介绍其应用背景的基础上,着重描述了其关键元件一调制器的工作原理与设计方法.此外,目前国外在该领域的研究水平也予一定的介绍.     

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。     

分布式宽带微波光纤传输幅相一致性技术

针对分布式宽带微波频率信号光纤传输的幅相一致性,本文设计了一种反馈控制方案.由于无法通过待传输宽带微波信号直接获取光纤传输时延信息,引入了一个点频参考信号.由于参考信号和待传输宽带微波信号在同一根光纤中波分复用传输,参考信号可以感知和反馈光纤传输时延及其波动.为了满足多路信号接收的幅相一致性,设计了基于光开关的轮询式多...     

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。     

微波信号光纤传输技术与应用

随着科学技术的迅猛发展,传统的微波通信技术已无法满足现代化信息发展需求,这就对微波信号传输技术提出了高要求。本文详细阐述了微波信号光纤传输技术的相关概念,并总结了微波信号光纤传输技术的应用特点和领域,以供广大同行参考与借鉴。     

动态可重构智能微波光波融合系统

微波光子技术充分利用光子学低损传输、宽带处理与分布接入的优势来满足宽带微波信号的产生、传输、处理、控制和组网等需求。重点分析了动态可重构微波光波融合系统面临的技术挑战,通过融合特有的无线蜂窝系统和光纤接入系统,给出了微波光子传输链路、信号处理、系统建模与构建等方面的研究思路与分析方法,报道了动态可重构微波光波融合系统的实验研究与分析结果,展望了未来研究与应用的发展方向。     

复合滤波结构的窄线宽高频微波信号产生装置

为了在较低泵浦功率下实现单纵模双波长激光信号的输出,进而获得窄线宽的高频微波信号,设计并实验了一种基于复合滤波结构的窄线宽高频微波信号产生装置。通过8字腔结构布里渊增益腔和反射式光纤光栅构成的波长选择滤波器实现了4倍布里渊频移间隔的双波长斯托克斯光信号输出,采用200 m长单模光纤作为增益介质,同时与50 m长单模光纤构成级联光纤环结构,采用三端口耦合器与2 m长未泵浦的保偏掺铒光纤构成萨格纳克环结构,利用级联光纤环结构和萨格纳克环结构的复合滤波作用实现了斯托克斯光信号模式的选择,使输出的斯托克斯光信号由多纵模运行状态变为单纵模运行状态。实验证明:通过对输出的单纵模双波长斯托克斯光信号进行拍频检测可得42.85 GHz的高频微波信号产生,线宽为38 kHz;通过改变可调谐泵浦激光器的输出波长,可实现42.25~43.51 GHz范围内的频率调谐;通过稳定性测试,产生的42.85 GHz高频微波信号的频率变化在0.83 MHz内,峰值功率变化在±0.8 dB内,稳定性良好,满足实际应用需求。     

基于微腔光梳的低相噪微波信号产生(特邀)

低相位噪声微波信号在通信、雷达、时频计量、深空探测等领域中不可或缺,光子学微波信号产生近年来发展快速,有望在载波频率、调谐性、相噪、可集成、功耗等多个方面突破传统电子学微波信号产生瓶颈。早期的光生微波系统复杂,激光器以及相关稳定设备体积庞大,难以在实验室以外的场所应用。近年来,基于微谐振腔的光学频率梳的迅速发展,凭借其低损耗、小体积、强稳定的优势,基于微腔光梳的微波光子学应用吸引了研究者们的广泛关注,其中基于微腔光梳的光生微波系统得到深入研究。文中将综述国内外近10年来基于微腔光梳的低相噪微波信号产生发展状况,并对基于微腔光梳的光生微波系统在未来应用中的主要挑战与发展趋势作以展望。     

色散光纤在X波段光控相控阵雷达技术中的应用

介绍了色散光纤在X波段雷达信号的光控相控阵中的应用——光纤延迟线,建立了光控相控阵雷达通信系统的模型,采用外调制的方法把微波雷达信号调制到光信号上,运用光学软件Optiwave来建立光控相控阵雷达的仿真系统。其结果可以为色散光纤在X波段光控相控阵雷达技术中的应用提供参考。     

超宽带光载无线系统及其关键技术

基于微波光子技术的超宽带光载无线（RoF）系统是未来低成本、高性能超宽带无线接入网络的重要解决方案,前人已有许多研究成果。基于已有研究成果,文章设计了基于全光矢量调制技术的光载无线（RoF）系统,使信号的频谱效率进一步提高;基于毫米波相移键控调制的全双工光载无线系统,可以大大简化基站的结构和光纤的铺设;多业务混合传送的光载无线系统,可以同时承载有线和多个无线信号的业务。文章还展示了一种基于RoF的高清视频传输平台。     

光纤技术在雷达中的应用

光纤技术、光电子器件和微波集成电路技术的发展，为光纤微波模拟信号传输开辟了道路。本文介绍了微波光纤链路和光纤延迟线及其在雷达和电子战方面的应用。     

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20 GHz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20 GHz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1.15 GHz,在带宽内最大增益为13.6 dBi。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6.92 dBi。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。     

基于微波光子六倍频的光载无线通信系统

构建了基于微波光子倍频的光载无线传输系统。基于偏振调制器实现了六倍频光毫米波产生,利用马赫增德尔调制器实现了QAM信号调制并进行光载无线传输,测试了41.5GHz QAM信号调制和10km光载无线传输光纤传输之后的QAM信号星座图。该系统实现了远距离音视频或高清数字信号传输。     

微波外调制BOTDA光纤传感系统

通过微波电光调制和光纤光栅滤波产生连续泵浦光信号,声光调制产生脉冲信号,设计了一个基于布里渊光时域分析（BOTDA）技术的单端光纤传感系统。该系统通过扫描微波频率实现布里渊谱的测量,进而获得传感光纤上温度和应变的数据。对系统空间分辨率、测量时间等性能进行了分析,并对布里渊信号进行了仿真。     

一种新的微波/毫米波产生方法

提出一种新的微波/毫米波光产生方法,将激光脉冲入射到单模光纤FP腔中,激发腔中的两个本征模,利用两本征模相位失谐与光外差方法得到微波/毫米波信号,得出单模光纤FP腔结构参数与微波/毫米波信号频率间的关系表达式。数值计算表明：调制频率为25 MHz的脉冲激光入射到单模光纤FP腔时,可得到频率为2.083 GHz的微波信号。通过调节FP腔内的双折射强度,可得到从微波到毫米波的信号。该方案只需一个激光光源,成本低、可靠性高、稳定性好。