车载多频率微波辐射计与观测数据应用

地基微波辐射计是被动微波遥感研究中进行地面实验的核心仪器。了解辐射计的观测原理以及实验方法对实验的设计和数据的分析具有重要意义。2007年遥感科学国家重点实验室购置了车载多频率微波辐射计,自仪器投入使用以来,获取了多种典型地表的微波辐射测量数据。基于车载多波段微波辐射计开展的地面观测实验为被动微波遥感地表参数反演算法的发展、辐射传输模型的验证等研究提供了重要的数据支持。详细介绍了车载多频率微波辐射计的配置、观测原理和定标方法,并结合地面实验,介绍了利用车载多频率微波辐射计进行实验的方法及数据的处理与应用。该研究对地基微波辐射计观测实验的设计与实施以及对辐射计数据的分析和使用有重要的参考价值。     

超高Q微波光子滤波器的研究进展

微波光子滤波器是一种具有射频滤波功能的光学子系统。相对于普通的电域射频滤波器件,微波光子滤波器具有高带宽、低损耗以及不受电磁干扰影响等优点。Q（即品质因数）是衡量带通滤波器性能的主要参数之一,其大小反映了滤波器的频率选择特性。已报道的各种提高微波光子滤波器Q的方法中,基于多级滤波器级联的结构能够显著提高滤波器的Q,因而得到广泛关注。本文以超高Q为主线,综述了基于级联结构的微波光子滤波器的研究进展,并对微波光子滤波器的下一步研究进行了展望。     

均匀圆阵下微波光子鉴相相关干涉仪测向算法

为实现高频段微波信号的精确测向,提出了一种基于微波光子鉴相器的均匀圆阵相关干涉仪测向算法。为克服传统的电域鉴相器工作频段低、带宽窄的缺点,利用微波光子技术高频段、大带宽、低损耗和抗电磁干扰的优点,基于双偏振调制器设计一种微波光子鉴相器,利用光干涉将相位差信息映射为光信号功率,通过测量功率计算出相位差。该微波光子鉴相器精度高,能实现±180°的相位差测定,鉴相精度为±2°。利用余弦函数克服了传统相关干涉仪存在的相位模糊问题。同时,为确保算法的实时性,测向算法需选取适当的步进角度。为克服步进角度引入的测向误差,利用二维抛物面进行拟合插值运算,从而提高算法的精确度。最后,通过仿真验证了微波光子鉴相器和相关干涉仪测向算法的有效性。     

基于双平行马赫曾德调制器的微波光子测向技术研究

针对传统的电域测向方法工作频率低、带宽窄,很难满足未来电子侦察系统需求的难题,介绍了一种结构紧凑的基于相位干涉仪原理的微波光子测向方案,利用双平行马赫曾德调制器来实现超宽频带的高精度测向。仿真和实验结果表明,所提出的设计方法可以在5～40 GHz频率范围内实现-90°～+90°的相位差测量,测量相位误差可达到±2°以内。     

相关型全极化辐射计研究

全极化微波辐射计对海洋风场的测量和研究具有重要意义。全极化微波辐射计通过测量目标的Stokes矢量来得到目标的全部极化信息,这对传统的海洋风场测量是一种有效的补充。全极化辐射计主要包括组合型和直接相关型两种类型,通过着重介绍直接相关型极化辐射计,给出了相关型辐射计的系统框图并从原理上对其进行了分析。任何微波测量都离不开定标,对全极化微波辐射计的定标原理和硬件实现技术也作了详细介绍。     

基于光纤布拉格光栅的微波光子信号处理

由于有效利用了光子技术的优点,微波光子技术克服了传统微波系统中的一些瓶颈,从而提高已有系统性能,甚至开发出了全新的系统应用。很多光子器件已经被用在微波光子系统中,光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating, FBG）就是其中一种非常重要的全光纤器件。由于具有灵活的频谱响应特性、损耗低、质量轻、结构紧凑、以及与其他光纤器件耦合性好等独特的优势,光纤布拉格光栅已经成为了微波光子信号处理系统中的关键组件之一。本文主要介绍了近年来光纤布拉格光栅在微波光子信号处理应用中的最新进展,重点讨论的主要应用包括微波光子滤波器,微波任意波形产生,微波频谱感知以及光纤光栅传感器实时解调。最后,本文还讨论了在微波光子系统中应用光纤布拉格光栅的局限性及可能的解决方案。     

模数混合Ku波段侦察机设计与实现

针对某型装备试验需求,研制了模数混合Ku波段侦察机,系统包含瞬时频率测量器、极化量化器、脉冲参数计数器、信号功率检测器和数据采集、分析和显示组件;采用模块化结构的频率、脉宽、重频及功率检测电路构建硬件平台,采用双检波器设计实现微波脉冲参数测量,采用DSP架构完成信号采集与处理,采用Measure Studio开发应用程序;微波鉴相器和数字信号处理技术相结合,实现了对Ku波段微波信号关键参数的侦测,该系统已投入实际应用,其性能稳定、操作方便、瞬态参数测量精度高。     

基于LabVIEW的织物含水率在线检测系统研究

织物的水分含量直接影响生产效率和生产成本,因此,对它的准确测量具有重要意义.根据含水织物对微波的吸收效应,针对企业对纺织材料含水率检测和控制的需要,利用微波技术检测物体中的含水率,设计了微波测湿的实验方案.对传感器设计等关键性问题进行了分析、研究和实验,并将实验所得的数据通过数据采集卡传输到计算机中,使用虚拟语言LabVIEW对数据进行采集和处理,显示出织物的含水率.经实验验证,该在线检测方法是可行的.     

提高微波辐射计测量精度研究

从测量误差的理论角度,分析了影响微波辐射计系统测量精度的各种因素,提出了研制和应用微波辐射计系统所要依据的4个温度概念,并从应用条件角度讨论了提高陆基、机载、星载微波辐射计系统测量精度的一些具体技术方案。     

微波物位计测量干扰因素的研究

随着高精度微波物位计在储罐系统中的大量使用,其在实际工况中的测量精度得到了越来越多的关注.从频率源、天线形式、微波的测量技术以及信号的检测和处理算法等几个方面介绍了微波物位计的设计要素.说明了影响微波物位计测量的因素主要体现在安装方式和安装位置、信号的强度以及测量介质气相状况等.详细叙述了实际工作中采用较多的微波物位计的测量值修正方法,对广大工程技术人员的选型、安装和调试,乃至新产品研发具有一定的借鉴和参考作用.     

面向雷达应用的微波光子信号产生技术

信号源是雷达发射机与接收机的关键组成部分,其性能直接影响着雷达的探测能力。基于电子技术的信号产生在信号载频、带宽以及噪声等特性方面受到限制,难以满足未来高性能雷达对高载频、大带宽、低噪声信号源的需求。新兴的微波光子技术能利用光子学手段产生高质量微波信号,在雷达信号产生领域具有广阔的应用前景。本文主要介绍利用微波光子技术产生雷达信号的研究进展,包括基于光电振荡器的高性能本振信号产生、线性调频信号产生和相位编码信号产生。通过对以上技术的分析发现,基于微波光子技术的微波信号产生具有带宽大、抗干扰等突出优点,是解决当前雷达信号产生技术瓶颈的有效手段。     

面向卫星有效载荷系统的微波光子信号处理技术

新一代卫星通信系统将向大容量、高频段、多波束与处理转发方向发展,传统电域微波信号处理与传输的卫星有效载荷系统存在体积大、质量大、易受电磁干扰、速率低、带宽瓶颈等不足,将微波光子技术引入卫星通信系统能克服电域微波信号传输与处理的局限,极大提升卫星通信系统性能,满足未来工业、民用及国防通信应用需求。本文介绍微波光子信号处理技术在卫星载荷系统中的潜在应用及发展趋势。     

偏振调制微波光子信号处理

微波光子信号处理具有带宽大、调谐性好、对电磁干扰不敏感、易于实现并行系统等优点,在过去数十年中受到了学术界的重视。相比于传统的电光相位调制和电光强度调制,偏振调制将待调制信息转换到光的一个二维参量（偏振）上,从而在实现信号处理时可提供更多的自由度和灵活性。在偏振调制器后连接一个检偏器,通过调节检偏器的检偏角去掉偏振调制的一个维度,即可实现相位调制和强度调制,因而任何基于相位调制和强度调制的微波光子信号处理都能基于偏振调制实现。同时,将偏振调制器的输出分成多路,每一个支路上都插入一个检偏器,则基于一个偏振调制器就可同时实现多个调制方式,从而进一步实现并行信号处理或多功能一体信号处理。此外基于单边带偏振调制,可利用非常简单的装置实现幅相无耦合的微波移相器,进而实现相位编码、复抽头系数滤波器、光控相控阵等信号产生或处理功能。本文建立了偏振调制的基本数学模型,并对基于偏振调制的多种微波光子信号处理功能进行了原理分析。     

微波水分测量的研究

为了能快速、准确地检测物料中的水分含量,设计了一种微波水分检测系统。该系统的工作原理是基于微波透射过含水物料后,其功率变化、衰减量等与物料水分含量有关。该系统工作的中心频率是10.5 GHz;对温度变化、物体颜色及所含盐分等不敏感;水分测量范围可达5%~30%;测量精度为±1%;微波发射功率为10mW。该系统适合检测纸板、布等有一定厚度物料中的水分含量。     

基于相位测量的微波位移测量方法

为满足建筑结构全天候、高精度及低成本的位移监测要求,提出了基于相位测量的微波位移测量方法。该方法以微波作为全天候测量信号,利用高精度相位测量实现高精度位移监测,并采用低成本的标准频率器件搭建位移测量系统。实验结果表明:系统位移测量精度可达0.12 mm,并验证了系统具有全天候、高精度、低成本的位移监测特性。     

Optofluidics technology based on colloids and their assemblies

Optofluidic technology is believed to provide a breakthrough for the currently underlying problems in microfluidics and photonics/optics by complementary integration of fluidics and photonics. The key aspect of the optofluidics technology is based on the use of fluidics for tuning the optical properties and addressing various functional materials inside of microfluidic channels which have build-in photonic structures. Through the optofluidic integrations, fluidics enhances the controllability and tunability of optical systems. In particular, colloidal dispersion gives novel properties such as photonic band-gaps and enhanced Raman spectrum that conventional optofluidic devices cannot exhibit. In this paper, the state of the art of the colloidal dispersions is reviewed especially for optofluidic applications. From isolated singlet colloidal particles to colloidal clusters, their self-organized assemblies lead to optical manipulation of the photonic/optical properties and responses. Finally, we will discuss the prospects of the integrated optofluidics technology based on colloidal systems.     

A compact tri‐band microwave resonator for ethanol gas detection

This article presents the design, simulation, fabrication, and testing of a compact two‐port microwave resonator coated with nanomaterials for ethanol gas sensing applications. The proposed gas sensor consists of a transmission line loaded with three triangular split ring resonators for ethanol detection at three frequency bands viz. 2.2, 4.6, and 6.3 GHz. The transmission line has all‐pass characteristics in which band gaps are introduced using three split ring resonators. The TiO₂ and ZnO nanorods are used as sensitive layers for the proposed sensing application. The nanorods, which are grown on a glass substrate of thickness 1 mm, are loaded on to the two‐port microwave resonator making the device sensitive to ethanol. The microwave behavior of the sensor is analyzed using the scattering parameters. The absorption of the ethanol gas causes frequency detuning which is used to analyze the presence of ethanol and its concentration. From the experiments, it is understood that there is an increase in the frequency shift with an increase in the concentration of ethanol gas. The sensing device with ZnO as a sensitive layer showed a higher average sensitivity of 2.35 compared to TiO₂ whose average sensitivity is 1.29.