【摘要】：在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中,信號的頻域參數(shù)測量和鏡像抑制混頻單元是電子偵查接收機的重要組成部分。然而隨著戰(zhàn)爭中使用電磁頻段的不斷攀升,傳統(tǒng)電子學(xué)的實現(xiàn)方式面臨著工作帶寬受限、高損耗和易受電磁干擾等一系列問題。微波光子學(xué),兼具了微波技術(shù)和光學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢,為微波信號的參數(shù)測量及處理方面的研究提供了一個新的解決途徑。在頻率到微波功率映射的頻率測量方案中,光子學(xué)頻率測量可在幾十吉赫茲的帶寬內(nèi)瞬時獲知信號頻率,誤差僅為幾百兆甚至幾十兆赫茲,而且結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn);光子學(xué)多普勒頻移測量不僅能獲知頻移的大小和方向,其發(fā)射信號的載頻可以在大范圍內(nèi)調(diào)諧且測量誤差小;光子學(xué)鏡像抑制混頻在大帶寬范圍內(nèi)具有很高的鏡像抑制比和隔離度。而且,采用光子學(xué)方式處理微波信號可使系統(tǒng)免受電磁干擾。然而,現(xiàn)有的微波光子頻率測量方案大多采用多個激光器、不同長度的光纖等,測量范圍的調(diào)節(jié)比較困難;多普勒頻移測量方案中方向的判別操作復(fù)雜;鏡像抑制混頻技術(shù)中大多借用了高頻的電功分器或移相器,一定程度上限制了系統(tǒng)的帶寬。針對以上問題,本文對微波信號的頻域參數(shù)測量和鏡像抑制混頻技術(shù)展開了理論研究、仿真和實驗驗證。具體的內(nèi)容安排如下:1.提出并實驗驗證了基于雙偏振馬赫增德爾調(diào)制器(DPol-MZM)的信號頻率測量方案。該方案通過調(diào)整偏振態(tài)可以很容易的實現(xiàn)測量范圍的調(diào)節(jié),而且裝置結(jié)構(gòu)簡單。實驗結(jié)果顯示,該方案在2-28GHz的測量范圍內(nèi)誤差僅為±200MHz。理論上方案能實現(xiàn)的最大測量范圍高達38.2GHz。實際應(yīng)用中,我們可以選擇合適的偏振態(tài)以滿足所需求的測量范圍。2.提出并實驗驗證了基于DPol-MZM的多普勒頻移測量方案。該方案可以通過裝置的正或負向端口是否有信號來判斷頻移的正負,對其進行譜分析來確定頻移的大小。同時,發(fā)射信號的頻率可以在寬帶內(nèi)任意調(diào)諧且測量誤差僅為±5×10~-66 Hz,實驗結(jié)果和理論符合。3.提出并實驗驗證了基于DPol-MZM的鏡像抑制混頻方案。該方案不需要寬帶的電子器件,結(jié)構(gòu)簡單且?guī)挻�。充分利用信號的正負一階邊帶產(chǎn)生一對正交的中頻信號,提高了光信號的利用效率。實驗證明方案在10-40GHz的帶寬內(nèi)鏡像抑制比達39dB,高于傳統(tǒng)的電子學(xué)鏡像抑制混頻技術(shù)。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN015
【圖文】：

可以分為以下幾個方面：（1）信號的光學(xué)產(chǎn)生：利用光子學(xué)的方法產(chǎn)生二倍頻[15-16]、四倍頻[17-18]、六倍頻[19-20]、八倍頻[21-22]甚至更高倍頻因子[23-24]的微波毫米波信號、相位編碼信號[25-27]頻移鍵控（Frequency-shift Keying，F(xiàn)SK）信號[28-29]、幅度鍵控（Amplitude-Shift KeyingASK）信號[30-31]、線性調(diào)頻（Linear Frequency Modulation，LFM）或啁啾（Chrip）信號[32]、任意波形信號[33-35]、超帶寬（Ultra-wideband，UWB）信號[36]等。（2）信號的光學(xué)傳輸：射頻信號的光纖穩(wěn)相傳輸[37-38]、基于光纖光子濾波器的多路微波復(fù)用副載波傳輸[39]等。（3）信號的光學(xué)處理：基于光子學(xué)的上/下變頻[40-41]、鏡像抑制混頻[42-45](ImaRejection Mixing)、濾波[46-47]、寬帶移相[48-50]、并/串行信道化[51-53]、延遲[54-55]、采樣量化[56-57]等；（4）信號的光學(xué)測量：基于光子學(xué)的信號頻率測量[58-60]、多普勒頻移（DopplFrequency Shift， DFS）測量[61-62]、到達角(Angle-of-Arrival，AOA)估計[63-64]、相位噪聲測量[65-66]等。

光子學(xué)系統(tǒng)中，電信號調(diào)制到光域的實現(xiàn)方法包括：直接調(diào)制和外調(diào)制。直接調(diào)制是在光源上施加信號，改變注入的信號使輸出的光波改變。這種方式簡單、容易實現(xiàn)，但在高速調(diào)制時產(chǎn)生的啁啾會導(dǎo)致輸出光譜展寬，因此其應(yīng)用有一定的局限性。外調(diào)制是在光源之外設(shè)有一個調(diào)制器，信號施加在調(diào)制器上，通過其電光、電磁等效應(yīng)來改變經(jīng)過光信號的相位、強度、偏振態(tài)等參數(shù)。外調(diào)制因為具備大帶寬、零啁啾等優(yōu)勢而成為普遍應(yīng)用的調(diào)制技術(shù)[97]。外調(diào)制中，基于電光效應(yīng)的調(diào)制器是最高效的方法[98]，一般由 LiNbO3、砷化鎵晶體（GaAs）、鉭酸鋰晶體(LiTaO3)等制成。本小節(jié)將對幾種常見電光調(diào)制器展開理論分析。2.1.1 相位調(diào)制器LiNbO3相位調(diào)制器是最基本也是結(jié)構(gòu)最簡單的調(diào)制器。其原理是，施加變化的電場到波導(dǎo)臂上，波導(dǎo)折射率的改變使經(jīng)過的光信號相位也發(fā)生變化。相位調(diào)制器結(jié)構(gòu)如圖 2.1（a）所示。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前9條

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本文編號：2715546