光子学射频移相器的研究及进展

本文介绍了光实时延迟线移相器、光学外差SSB射频移相器和基于矢量和技术的光子学射频移相器,并对其各自的工作原理和技术特点做了分析.     

通信系统集成中的射频干扰对消技术

文章主要针对通信系统集成中的射频干扰对消技术进行研究与分析,首先解析射频干扰对消技术的原理,然后对基于电学和光学的射频干扰对消技术进行了简单介绍,最后基于光学的射频干扰对消技术进行了深入分析,提出了基于微波光子的射频干扰对消技术。     

基于MEMS技术的射频移相器

微波与毫米波移相器是通讯和雷达应用上相控阵天线的基本单元，MEMS技术的引入提供了一个在移相器设计中用最小损耗的开关来大量减少移相器插入损耗的方法，该方法可以降低器件的功耗，改善插入损耗、隔离度、频带宽度等性能。相比于GaAs移相器，基于MEMS开关的射频移相器，无论是开关线型、分布式或是反射型，都有很好的RF性能。     

基于载波和边带相位控制的微波光子移相器

为了实现一种360°相移新型微波光子移相器，通过使用一个相位调制器、延迟线和光学滤波器来控制载波和边带的相位，最终控制射频信号的相位。相位调制器只需控制一个电压来调节移相角度，减少了使用复杂双平行马赫-曾德尔调制器所导致的漂移带来的影响，具有结构简单、成本较低等优点。结果表明，仿真验证的微波光子移相器可以在0GHz~40GHz频率范围内实现从0°~360°的全相移范围，并且在同一输出相位情况下，频率在0GHz~40GHz范围内，功率基本保持不变。此研究对微波光子移相器技术有一定参考意义。     

基于微波光子技术的一体化射频前端

针对传统射频前端技术中电子器件在频率、带宽方面受限的问题,研究了基于微波光子技术的射频前端。介绍了微波光子技术在宽带、低损和灵活等方面的优势,分析了光学辅助本振产生、多频变换以及微波光子交叉连接等技术,提出了一种基于微波光子技术的一体化射频前端。这种新型的前端架构具有高频宽带、灵活可重构的特点,适应不同的射频体制,并且能够有效降低系统的体积、重量和功耗。     

光子辅助的射频信号频谱分析

射频光子技术利用光子技术的高带宽、低损耗和低功耗等优点,在电子战系统的高性能电磁信号处理方面发挥着重要作用。将射频光子技术引入到宽带接收系统的射频信号频谱分析中,重点介绍了3种光子辅助的射频信号频谱分析技术:基于光子辅助的射频瞬时单频点测量、压缩采样稀疏多频点测量以及信道化多频测量技术,并对其优缺点进行了分析对比。通过光子辅助的射频信号频谱分析技术可实现传统方法难以完成的宽带微波信号频率的处理与高精度测量。     

光纤频率传输中相位漂移的主动抑制研究

提出了一种基于线性光子射频移相器的光相位漂移主动抑制方案,方案中采用了双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)和本地微波信号光滤波器,通过控制DPMZM的偏置电压补偿光纤传输产生的相位漂移.建立了20km频率传输实验系统,在时间抖动均方根小于0.5ps的20km单模光纤中传输了0.5GHz的参考信号.     

基于矢量调制技术的连续移相器设计

文章提出了一种基于矢量调制技术的连续移相器的设计方法,在UHF频段射频电路中,通过该方法可以使射频信号的相位在0°～360°（全相位）范围内连续变化：着重分析了连续移相器的基本原理、设计方法、工程应用等,并给出了设计实例的测试结果。     

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。     

Photonic RF phase shifter and tunable photonic RF notch filter

A new photonic RF phase shifter structure for phased array antennas is presented. It is based on a single dual-output modulator and two optical switches and optical attenuators. This can realize continuous phase shifting of 0/spl deg/-360/spl deg/ without altering the signal amplitude. It has the advantages of wide bandwidth, fast response time, and fine tuning resolution. Experimental results demonstrate phase shifts over a 360/spl deg/ phase range, with RF signal power changes of less than 0.2 dB, which is in close agreement with predictions. A tunable photonic RF notch filter, which is based on the new phase shifter, is also presented. Experimental results demonstrate continuous tuning of the photonic notch filter over a wide tuning range, which covers the full free spectral range, which is in good agreement with predictions.     

Photonic RF phase shifter for harmonic downconversion in phasedarray antenna beam-forming applications

A photonic integrated-optic RF phase shifter for harmonic downconversion in phased array antenna beam-forming applications is presented. The subsystem consists of two integrated optic Mach-Zehnder interferometers fed with a combined signal from the receiving antenna and the local oscillator. This device achieves both phase shifting and harmonic downconversion of incoming RF signals     

A Tunable Photonic Microwave Filter With a Complex Coefficient Using an Optical RF Phase Shifter

A novel tunable photonic microwave filter with complex coefficients is proposed and experimentally demonstrated. The complex coefficient is generated using a wideband tunable optical RF phase shifter that consists of two electrooptic intensity modulators. The phase of the RF signal is shifted by simply adjusting the bias voltages applied to the two electrooptic intensity modulators, and the phase shift remains constant over the microwave spectral region of interest. A two-tap photonic microwave filter with one tunable complex coefficient, with a wide and continuous tuning range, is experimentally demonstrated.     

Photonic downconversion for coherent phase-modulated radio-over-fiber links using free-running local oscillator

A digital coherent receiver employing photonic downconversion is presented and experimentally demonstrated for phase-modulated radio-over-fiber optical links. Photonic downconversion adds additional advantages to optical phase modulated links by allowing demodulation of signals with RF carrier frequencies exceeding the bandwidth of electrical analog-to-digital converter. High spurious-free dynamic range is observed for RF carriers at 5 GHz photonically downconverted to 1 GHz.     

Continuously tunable photonic radio-frequency notch filter

We present a continuously tunable nonrecursive radio-frequency (RF) photonic filter. The filter provides fine tuning through the use of a novel RF phase shifter and coarse tuning using an an optical variable time delay. This architecture permits wide-band continuous tuning of the filter null frequency and is useful in applications such as moving target indication (MTI) in an airborne radar.     

RF frequency shifting via optically switched dual-channel PZT fiber stretchers

We demonstrate a new technique for RF serrodyne frequency shifting with ultrahigh sideband suppression. This is accomplished using two parallel optically switched piezo fiber stretchers driven with two out-of-phase serrodyne modulations. We achieved sideband suppression of nearly 50 dB, an improvement of almost 30 dB compared to the standard fiber stretching approach. The frequency shifter is easily integrated into photonic and RF systems, is functional in certain broad-band applications, and allows for tunable translations.     

新型数控光纤矢量和微波光子移相器

针对相控阵天线中基于光纤的微波光子移相器原理进行研究,并设计了新型方案,通过引入可调分光器和保偏光纤,降低了移相器的复杂性和相干干涉损耗,在对光纤长度的精度要求上有很大改善,从而提高了可实现性,增强了移相器的可控性。研究了分光系数和频率对信号相位和幅度的影响,实现了超过140的相移。最后通过设计数控电压源实现对分路器驱动电压的调整,从而改变两路光纤的光分量,最终实现对输出信号相位的数字控制。该新型微波光子移相器方案易于实现,并具有一定的创新性。     

RF MEMS技术对小型化雷达的作用

该文采用至上而下的方式,介绍了应用RF MEMS技术的雷达系统,将雷达子系统与RF MEMS技术联系起来,具体分析了应用于雷达的RF MEMS开关、移相器、滤波器和谐振器。同时,文中以开关和移相器为例,讨论了如何提高RFMEMS雷达的性能:修改空气桥形状可以提高RF MEMS收发(T/R)组件的功率处理能力,从而减少雷达相控阵的T/R组件数量;缩短转换时间的RF MEMS移相器能够应用于高速电扫描阵列;蜿蜒型5位分布式MEMS传输线移相器面积仅为5.36mm×4.72mm,相比传统移相器长度降低70%,易于实现雷达阵列的小型化。     

基于双平行MZM和HNLF四波混频效应的24倍频光生毫米波技术

提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM ) 和高非线性光纤(HNLF)四波混频(FWM)效应的24倍频光生毫米波方案。首先 通过控制DPMZM的 直流偏压、驱动信号相位差和调制指数,完全抑制光载波和±2阶边带,获得±4阶光边 带;再将其放大后输入到HNLF,通过FWM效应生成±12阶光边带,最后由光 电控制器(PD)拍 频得到24倍 频的毫米波输出。通过仿真,验证了方案的可行性。本文方案具有倍频次数高、频谱纯度好 等优点。