基于光子混频的微波频率测量技术

提出了一种基于光子混频的光子学微波频率测量 方法。方法采用可调微波延时线控制射频(RF)通道与光通道之间延时,利用两个级联马赫曾 德调制器(MZM)进行 光子混频,进而建立微波频率与直流光功率之间关系。通过仿真与分析,合理 设计RF通道与光通道之间 延时,优化了系统频率测量范围。仿真结果表明,光通道延时与RF通道1的延时 差Δτ₁选取在15ps附近,两个RF通 道之间延时差Δτ选择在20ps附近时,对于 1～6GHz范围的频率测量较为合适。实验中,采用矢量网络分析仪对延时进行 测量, 得到Δτ₁为17.7ps,Δτ为16. 9ps。测试结果表明,在1～6GHz频率下,系统测量精 度在±0.2GHz以内。系统的测量误差主要来自于矢量网络分析仪对 相位测量的不 确定度,以及激光器输出光功率的波动,通过采取相应的措施可以提高系统测量 精度。本文方法为微波频率测量提供了一种低成本光子学解决手段。     

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。     

面向雷达应用的微波光子处理技术浅析与发展思考

微波光子处理技术是指利用光子学的手段完成微波信号的混频、倍频、滤波、移相、延时和模数转换等操作,是支持下一代雷达系统发展的关键技术之一。文章通过分析微波光子技术在微波信号处理方面的优势,探讨了在雷达系统中应用微波光子处理技术的多种方式,并基于未来雷达系统处理能力的需求,从与光计算相融合的角度展望了微波光子处理技术的未来发展。     

基于RF时钟功率探测法的色散在线监测研究

提出了一种基于射频(RF)时钟功率探测法的色散监测方案,该方案利用光链路色散效应导致光信号频谱上下边带相位间产生相位差的原理,通过对加载导频RF进行扫频并分析所输出的RF功率谱,由功率谱与被测链路色散余量的关系曲线精确计算出链路色散值。文章基于所提出的方案进行了仿真研究,分别在RF频率设定为8GHz,15GHz,21.21GHz三个频率点对应测出986ps/nm,272ps/nm,136ps/nm三组一阶色散值;在整个仿真研究过程中所提方案的测量精度最高可控制在0.1ps/nm以内。     

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。     

11GHz微波光子信号的单边带布里渊选择放大实验研究

提出一种实现11GHz微波光子信号单边带布里渊选择放大的简单系统,对该系统进行了研究,理论分析了11GHz微波光子信号下边带的光功率变化,通过实验实现了11GHz微波光子信号的单边带选择放大,得到了30dB单边带增益。对实验测得的边带光功率随泵浦波光功率的变化进行了讨论,实验结果和理论计算相吻合。     

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。     

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。     

全新布里渊散射可切换微波光子滤波器

提出了一个新的基于布里渊散射效应的微波光子滤波器。该滤波器可通过调谐系统中光滤波器的中心波长,实现高解析度带通滤波器与陷波滤波器之间的灵活切换,并且通过调谐产生受激布里渊散射的泵浦光的波长可实现滤波器通带或阻带的中心频率在很大频率范围内连续调谐。该滤波器为全光结构,因此具有非常大的调谐范围（调谐上限仅受限于试验中使用的矢量网络分析仪的显示频率上限）。系统中采用相位调制器,因此没有偏置电压漂移问题。实验结果展示了一个带通与陷波滤可灵活切换的高解析度微波光子滤波器,并且通带和阻带的中心频率在9～26.5 GHz范围内连续可调谐,其中带通滤波器的通带具有极窄3 dB带宽,约28 MHz（由光纤本身布里渊增益区线宽所决定）。     

基于宽谱光源的光控微波延时技术

提出一种新型的基于宽谱光源和色散器件结合的光控波束形成网络(OCBFN)方案,与利用独立激光器的方案进行了比较,给出了该方案的工作原理和延时链路理论分析,并通过实验验证了该方案实现光控延时的可行性。实验中利用掺铒光纤放大器(EDFA)作为宽谱光源,10 km单模光纤(SMF)作为色散器件实现光路延时,可调谐光滤波器选择光路的工作波长,利用矢量网络分析仪产生微波信号并测量信号延时特性,在9.25~10.25 GHz微波频段中,实验测得的系统延时范围、延时精度及真延时特性(延时大小与微波信号频率无关)验证了基于宽谱光源的可调谐光控微波延时方案的可行性。     

微波光子传感技术研究进展综述

微波光子学是一门研究光与微波相互作用的新型交叉学科,旨在利用现代光学技术实现高频宽带微波信号产生、传输、处理和测量.其中,微波光子传感是微波光子学一个重要的研究领域,它采用光学传感器实现温度、应变、压力等传感参量光域感知,基于微波光子技术实现光域传感信息到微波域的线性映射和转换,结合微波信号处理技术实现传感信号解调,具...     

基于转动拉曼测温激光雷达数据采集系统的阈值校正和延时补偿技术

针对转动拉曼测温激光雷达数据采集系统中光子计数卡各通道阈值及延时之间的误差,结合光子计数卡的工作原理以及方波信号幅值电压的波动性,构建阈值测量系统,以方波信号作为通道的输入,通过调整阈值电压设定值,使计数值达到最大的方法对通道的阈值误差进行了测量,并对其进行了曲线拟合。构建延时测量系统,测量各通道之间的延时差,并提出了对其进行补偿的方案。对阈值误差测量数据及拟合结果进行了分析,分析结果表明通过拟合曲线对各通道阈值电压进行设定,可更快地设置所要求的阈值电压。对延时差的补偿可以使温度分布廓线定位精度提高约10m。     

硅基光子集成宽带大色散延时芯片（特邀）

集成、宽带、大色散延时的器件在微波光子滤波、真延时相控阵天线等领域有着重要的应用,可以有效地降低系统尺寸和功耗。文中提出并实现了一种基于硅基光子集成的宽带大色散延时芯片,通过采用超低损耗波导结构和侧壁法向量调制结构实现了片上集成大色散波导光栅,色散值超过250 ps/nm, 最大群延时达到2440 ps,带宽大于9.4 nm,该芯片有望用于微波光子学、高速光纤通信系统等领域。     

Anritsu MS271xB系列频谱分析仪

MS271xB系列频谱分析仪包含三种型号的产品,涵盖9kHz～7．1GHz、9kHz～13GHz及9kHz～20GHz频率范围。可提供出色的RF测量性能及全套测量功能,是无线,航天／国防及大学市场中使用的微波元件、子系统埂系统的测试台测试的低成本方案。     

安捷伦推出全球最快速的PXle矢量信号分析仪

3月13日,安捷伦科技公司宣布推出27 GHz M9393A PXle高性能矢量信号分析仪(VSA),为用户提供前所未有的速度与精度。M9393A PXle采用安捷伦微波测量技术,具有9kHz至27GHz频率范围和160MHz分析带宽,不仅具备±0.15dB绝对     

基于高速单光子探测的光时域反射测量

针对传统光时域反射仪(OTDR)激光出射功率高、累计时间长、测量分辨率低的问题,提出了将高速InGaAs/InP雪崩光电二极管单光子探测器应用于光时域反射测量的方法.单光子探测器的工作重复频率为1 GHz,可实现"准连续"探测,无需扫频即可快速捕获单光子水平的回返光信号并输出.该方法实现了出射光脉冲宽度为50 ps、峰值功率为10 mW,测量距离为50 km,距离精度小于10 cm,且事件盲区小于1 m的光时域反射测量.     

测试测量

R＆S高达67GHz的四端口矢量网络分析仪罗德与施瓦茨公司的高端矢量网络分析仪R＆SZVA67现可提供4端口、测量频率高达67GHz的四端口矢量网络分析仪。它的高动态范围（110dB在67GHz）和高功率输出（6dBm在67GHz）特性,使R＆SZVA67满足无论是微波或毫米波频段的器件和模块的各类测试和性能要求。     

测试与仪器

美国国家仪器公司(NI)最近推出的PXI-5660模块是2.7GHz的RF信号分析仪,它把频谱测量软件和2.7GHz的RF数字化电路结合起来,动态范围超过80 dB。可以用于测量RF功率、频率、频谱、及矢量测量,速度是传统方法的200倍。用户还可以利用LabVIEW的信号处理、图视功能及互联网功能,自行定义测量。     

集成AlGaN/GaN HEMT混频探测器的太赫兹矢量测量系统

矢量测量是表征太赫兹波段天线与准光系统波束特性的主流技术。该文介绍了一种基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High-electron-mobility transistor, HEMT)混频探测器的太赫兹矢量测量系统。该系统核心器件为以准光-波导为耦合方式的高灵敏度太赫兹混频探测器,在340 GHz频率外差模式下,其噪声等效功率达-113 dBm/Hz。为了抑制系统相位噪声,搭建了基于二次下变频原理的硬件电路。通过对固定位置天线的长时间测量,表明系统相位稳定度优于4°,系统最小可测功率达到119 nW。基于相干AlGaN/GaN HEMT混频探测器实现了太赫兹连续波幅度和相位分布测量,该工作为后续阵列化太赫兹矢量测量提供了基础。     

基于微波光子技术对到达时差和抵达角的估计

针对传统方法测量雷达时域参数方法较不够灵活的问题,提出了一种基于光功率测量估计微波参数的方法。该测量方法主要基于两个马-曾干涉仪,原理是通过测量输出端的光功率反推得到两个微波信号之间的相位差,进而计算到达时差(TDOA)和抵达角(AOA)。通过对模型仿真,发现该方法可有效测量微波时域参数,且具有较高的精度。