微波光子检测 （特邀）

微波信号检测是电子信息领域的关键技术,广泛应用于通信、雷达、电子战。随着新一代信息技术的快速发展,现有的微波测量系统面临着速率和带宽瓶颈。微波光子学技术融合了微波和光波技术各自优势,具有大带宽、低损耗、抗电磁干扰等优势,文中围绕微波光子检测,特别是微波光子信号的频率测量方案,如频率-幅度映射型、频率-时间映射型、光信道化型等,介绍与分析国内外现状与发展动态,并对现有微波光子测量面临的问题和下一步发展方向进行了简单总结。     

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。     

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。     

异质集成微波光子器件发展现状

微波光子学利用光子技术实现微波信号的产生、传输、处理及控制,可突破传统微波技术在带宽、传输损耗和抗电磁干扰等方面的瓶颈,提升雷达、电子战等信息系统的综合性能.激光器、电光调制器和光电探测器是微波光子技术中的三种核心光电子器件,其性能对微波光子链路的噪声和动态等指标具有决定性的影响,但基于分立器件的微波光子系统体积、重量较大,难以满足雷达、电子战等系统的阵列化需求,硅基异质集成技术以及高密度低损耗片上光传输互连技术是解决有源器件集成和无源器件集成的关键技术.文章介绍了用于微波光子的硅基激光器、电光调制器、光电探测器和波导的异质集成技术的发展现状,并探讨了集成微波光子技术的发展趋势.     

集成微波光子射频前端技术北大核心

微波光子射频前端具有频率覆盖范围大、工作波段和瞬时带宽可灵活重构、抗电磁干扰等优势,在泛在无线通信、软件无线电、雷达和电子战系统中有着广阔的应用前景。为进一步减小系统的尺寸和功耗以满足实际应用的需求,构建基于光子集成芯片技术的微波光子射频前端微系统势在必行。文章分析了集成微波光子射频前端微系统目前在器件层面和系统集成层面面临的挑战,并从高精细、可重构的光滤波器设计、混合集成系统架构设计和系统频率漂移抑制方案三个方面重点介绍了作者所在课题组开展的关于混合集成可重构微波光子射频前端的研究现状。     

一种镜像抑制双输出的微波光子信道化接收机

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...     

微波光子雷达逆合成孔径成像

微波光子逆合成孔径成像雷达,发挥光子大带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等优势,可以提升成像分辨率,并有助于构建分布式阵列雷达,实现精确的三维成像。本文介绍了中国科学院空天信息创新研究院在微波光子雷达逆合成孔径成像方面的成果。首先,搭建了微波光子雷达,基于光子倍频技术产生宽带雷达信号,基于光子去斜处理进行回波信号接收,系统工作在Ku波段,带宽600MHz,实现了对暗室内合作目标和外场非合作目标的二维ISAR成像。在此基础上,结合光射频传输技术和波分复用技术,搭建一发多收的微波光子光纤分布式阵列雷达,在实验室内实现了对3个角反射器的精确三维成像。上述试验结果验证了微波光子技术应用于雷达成像领域的可行性和提升系统关键性能的潜力。     

微波光子滤波器在卫星通信信号处理中的应用

微波光子学主要研究微波和光波的相互作用,其应用领域有宽带无线接入网、传感网络、雷达、卫星通信、仪器仪表和现代电子战等。微波光子技术的优势主要体现为:载波所具有的巨大带宽优势,传输介质所具有的重量轻、低损耗,以及光载波能够抵抗空间存在的各种电磁干扰等,而这也正是目前的电子技术面临的困境。积极研究、探索用光子学技术和方法来进行微波信号的产生、传输和处理等,就成为了微波光子学的热门研究方向。论述了微波光子技术在信号滤波处理等方面的应用以及近年来的研究进展,简要介绍了正系数、负系数、复系数以及单通道微波光子滤波器的基本架构、工作原理及其在卫星通信信号处理中的应用及发展趋势。在有巨大应用前景的单通道微波光子滤波器中,目前已能实现0~20 GHz的频率调谐范围、350 MHz的通道带宽。     

微波光子技术在电子战中的应用探讨（特邀）

电子战是夺取信息化战争的关键力量之一,而微波光子技术由于其宽带性、高速性、并行性、小巧性等特征与电子战能力提升的需求高度匹配,已经成功应用于信号产生、传输及处理等环节中。首先从电子战系统的作战要求和能力特征出发,分析了影响电子战效能的核心要素;进而探讨了微波光子的特点及其提升电子战能力的原因,并以光学波束形成为典型应用,分析了微波光子给电子战系统带来的能力提升优势;最后,面向电子战向电磁频谱战转型的发展需求,对微波光子的发展趋势进行了展望。     

微波光子信号处理在空间中的应用研究

微波光子技术融合了无线通信和光通信的优点,具有工作带宽大、损耗低和抗电磁干扰能力强等优势,从而有效地避免卫星载荷系统当中电域微波信号处理在带宽和损耗等方面所存在的一系列问题,迅速成为新一代卫星通信有效载荷发展的研究热点。文章介绍了微波光子信号处理技术在卫星载荷系统中的国内外最新研究进展及发展趋势。     

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。     

Microwave photonic filters based on optical semiconductor amplifier

Microwave photonic filters have been characterized by low loss,light weight,broad bandwidth,good tunability,and immunity to electromagnetic interference,and these filters can overcome inherent electronic limitations.Fiber-based filters are inherently compatible with fiber-optic microwave systems and can provide connectivity with built-in signal conditioning.This review paper presents developments of microwave photonic filters based on semiconductor optical amplifier in the last few years.Challenges in system implementation for practical application are also discussed.     

硅基片上集成二维光控多波束形成的研究

传统雷达系统在当今日益复杂的电磁环境中面临严重挑战,而集成微波光子学技术可突破传统雷达的技术瓶颈,具有大带宽、高分辨率、高复用度、高集成化等技术优势。本文基于集成微波光子技术,研制了一款硅基集成二维光控多波束形成系统样机,提出了一种基于二氧化硅平面光波导的片上集成二维光控多波束形成系统架构,结合流片加工平台完成了关键光芯片的设计流片和封装测试,最终完成系统样机整机联调测试,并对实验结果进行理论计算处理,验证了硅基集成波束形成系统的关键性能指标。系统具有大瞬时带宽、二维同时多波束、各波束多波位独立扫描的能力,与此同时兼具硅基光子集成技术的小型化、轻量化、低成本等优势,试验结果验证了集成微波光子技术应用于雷达系统的先进性和应用潜力。     

面向电子战射频光传输的宽带射频信号杂散产生机理及优化方法

针对电子战系统的宽带射频信号波分复用传输,通过理论分析给出了微波光子链路中各关键参量对杂散信号的影响规律,提出了非均匀信道间隔分配的除杂优化方法。该方法通过微调各通道的波长,使四波混频产生的杂散频率超过电子战接收机带宽,从而降低杂散对系统的影响。该方案实现简单,且无需改变现有电子战系统架构,具有较好的工程实现性。实验结果表明:与等波长间隔相比,5通道非均匀波分复用信号传输1 km时,在接收机带宽内四波混频引起的杂散得到了显著优化,动态范围提升了26 dB以上。     

微波光子滤波技术

微波光子滤波器(MPF)是在光域内实现对微波/射频(RF)信号进行滤波的器件.由于微波光子滤波器在射频系统中具有带宽大、快速可调谐、可重构、无电磁干扰(EMI)、低损耗和重量轻等优点,因而这一类器件已经引起了越来越多的人们的兴趣.在概述微波光子滤波器基本原理基础上,分别介绍了现阶段对微波光子滤波器可调谐性、负抽头等问题基本方法的实现,并简要比较了不同方法的优缺点.最后展望了微波光子滤波技术的发展方向和技术难点.