發(fā)布時間：2019-11-21 02:47

【摘要】：高頻電磁波頻率測量及分析在軍用、民用領(lǐng)域有著重要的戰(zhàn)略地位和重大需求,并隨著跳頻通信、電子對抗中工作頻率和跳頻速率的不斷攀升面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。因為光子技術(shù)天然的具有速度快、帶寬大的優(yōu)勢,光子微波測頻技術(shù)應(yīng)運而生,并且快速發(fā)展,因而近年來國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)報道了不少研究成果和技術(shù)方案。本文以高頻電磁波(1-100GHz)的快速頻率測量為主要研究方向,首次采用基于光纖色散的光學(xué)傅里葉變換頻譜分析與光學(xué)頻率梳相結(jié)合的方法,設(shè)計出測頻方案,該方案主要利用光學(xué)傅里葉變換頻譜分析功能和光頻梳的頻率尺度功能,在光學(xué)傅里葉變換計算出頻率的基礎(chǔ)上用光頻梳進(jìn)一步修正測量頻率。通過仿真軟件對本設(shè)計進(jìn)行了仿真驗證,并對測頻精度的影響因素進(jìn)行了分析。具體做了如下工作:對高頻電磁波實時測頻的需求進(jìn)行了分析,明確了研究工作的目的和意義。對測頻方案的兩方面基礎(chǔ)理論支撐進(jìn)行了方案介紹和數(shù)學(xué)分析。一方面對典型的光學(xué)頻率梳產(chǎn)生方案進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,并對其原理進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析;另一方面對光學(xué)傅里葉變換測頻技術(shù)進(jìn)行了縱向介紹,介紹了光學(xué)傅里葉變換的產(chǎn)生方案,從理論上對光學(xué)傅里葉變換頻譜分析和頻率測量進(jìn)行了詳細(xì)分析,并對其關(guān)鍵部分時間透鏡進(jìn)行了詳盡的原理介紹和理論分析,最后對光學(xué)傅里葉變換測頻進(jìn)行了實驗驗證。使用OptiSystem軟件對本設(shè)計進(jìn)行了仿真驗證,用數(shù)據(jù)證明該方案達(dá)到了對高頻電磁波實時測頻的目的,并且相較于光學(xué)傅里葉變換測頻該方案的測頻精度有了質(zhì)的提升,分析了高階色散對測頻精度的影響,并且給出了相應(yīng)的解決策略。綜上所述,本文從光學(xué)頻率梳和基于時間透鏡的光學(xué)傅里葉變換入手,設(shè)計了新的測頻方案。通過仿真對設(shè)計進(jìn)行了驗證,結(jié)果證明本設(shè)計能夠完成對1-100GHz電磁波的實時頻率測量,且有很高的精度,同時分析了影響測頻精度的因素,并提出了相應(yīng)的解決辦法。
【圖文】：

、經(jīng)成為研發(fā)的熱點，并且在微波濾波器、微波信號發(fā)生器、微沖的生成和傳輸、寬帶無線電通信、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換、波束成行波接收與頻率測量等領(lǐng)域，微波光子方案的研發(fā)更是炙手可熱。子技術(shù)瞬時帶寬不足的光子型微波測頻技術(shù)更是發(fā)揮出光子技宄成果頗豐，，一系列光子型微波測頻創(chuàng)新方案見諸國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)波測頻技術(shù)的發(fā)展。逡逑子型微波頻率測量方案介紹逡逑光器件測量微波頻率的方法比較多，精度和針對性各不相同，況來看，光子型微波測頻方案大致可以劃分為５類［２］：掃描型測型（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ邋Ｍａｐｐｉｎｇ，ＦＡＭ邋）測頻、頻率空ｎｃｙ－Ｓｐａｃｅ邋Ｍａｐｐｉｎｇ，ＦＳＭ）測頻、頻率時延映射型（Ｆｒｅｑｕｅｎ，ＦＤＭ）測頻和光子壓縮采樣頻譜感知技術(shù)，類型劃分如圖Ｉ－１

而后各國研宄人員先后利用不同類別的色散介質(zhì)以及不同類型的調(diào)制器來設(shè)逡逑計和驗證新型測頻方案，分別實現(xiàn)了可調(diào)諧測頻、寬帶測頻以及高測頻分辨率測逡逑頻等［９］。該光子型微波測頻方案結(jié)構(gòu)如圖１－２所示。逡逑射頻信號邐／Ｉ邐邐逡逑Ｔ邐／邋ｒ＾Ｕ．檢波逡逑電光邐色散邐分邐邐逡逑調(diào)制器邐介質(zhì)邐復(fù)邐￣＾逡逑ＰＤ邋ｈ］放大器逡逑激光源１邐激光源２逡逑圖１－２懫用兩信道光纖光柵的方案逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｃｈｅｍｅ邋ｏｆ邋ｕｓｉｎｇ邋ｔｗｏ－ｃｈａｎｎｅｌ邋ｆｉｂｅｒ邋ｇｒａｔｉｎｇ逡逑其中文獻(xiàn)［８］采用電光調(diào)制器進(jìn)行雙邊帶調(diào)制，啁啾光纖光柵作為色散媒介，逡逑雙邊帶調(diào)制的上下邊帶以不同的群速度在色散介質(zhì)中傳播，這就相當(dāng)于啁嗽光纖逡逑５逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM935.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2563809