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。     

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。     

基于光子技术的微波频率测量研究进展

微波频率测量及分析在军用、民用领域中有着重要战略地位和重大需求,并随着通信、雷达、电子对抗中工作频率的不断攀升而面临着前所未有的挑战。近年来以微波光子学为基础的光子型微波频率测量技术应运而生,因其在瞬时带宽、抗电磁干扰方面有着显著优势,得到了长足发展,并具有重要的理论意义和实用价值。针对目前主要研究的光子型微波频率测量方案,如微波光子扫频方案、频率 幅度映射方案、频率 空间映射方案、频率 时间映射方案、光子压缩感知方案、以及数字化测频方案等,介绍了其基本原理及实验方案,并对各种方案的研究现状与进展进行了梳理、分析和总结。最后,对光子型微波频率测量的趋势和前景进行了简要探讨和展望。     

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。     

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。     

信号处理在光纤通信中的应用

我们回顾了光纤系统中消除物理层干扰(比如,偏振模色散(PMD)、色散、时分复用系统或者波分复用系统中的交叉相位调制以及噪声)的多种信号处理方式。并且讨论了在光领域有关它们的设计及应用的一些重要课题。我们描述了一种基于自适应滤波器的方法,包括在系统辨识和均衡中的应用以及自适应滤波器的性能。     

基于压缩信号处理的BOC信号解调

为了降低二进制偏移载波调制(BOC)信号的采样频率,提出一种基于压缩信号处理的BOC信号解调方案。采用该方法可以降低A/D的采样速率和系统功耗,并且硬件结构比其他方案更加简单。仿真实验表明,压缩感知可以成功地应用在BOC信号接收机中。受噪声折叠的影响,压缩信号处理BOC接收机的性能要比传统接收机略低,其优势在于降低实现的复杂度。考虑信号的量化,噪声折叠对接收机的性能影响要小得多。     

基于Simulink的外调制微波光纤延迟线噪声分析

微波光纤延迟线利用光纤传输微波信号,具有带宽大、损耗小、质量轻、抗电磁干扰等优势,但也存在噪声较大的问题,从而影响链路的动态范围。本文先建立光路部分与电路部分的噪声数学模型,通过MATLAB中的Simulink建立了外调制微波光纤延迟线的系统仿真模型,完成多种噪声情况下的微波光纤延迟线传输特性仿真,分析了各个主要模块噪声产生的原因以及种类,确定主要噪声源,最后通过仿真模型对外调制微波光纤延迟线进行信噪比分析。     

气体传感器的温度调制技术研究进展

气体传感器的温度调制技术是改善传感器选择性和稳定性的有效方法之一,近几年研究比较活跃.详细分析了气体传感器的温度调制技术,并从温度调制方法、动态信号处理技术、调制模式优化以及动态响应建模等方面进行了综述,并讨论了该技术的研究趋势.     

偏振激光散斑的偏振态测量研究

偏振激光散斑偏振态的问题已进行过深入的研究,但在大多数研究中,没有考虑具有影响透射光的偏振和传播方向的各向异性折射率材料。为了对各向异性介质产生的偏振激光散斑展开研究,采用马赫-曾德尔干涉仪的方法,搭建偏振干涉实验光路,用MATLAB对双折射散射板产生的偏振激光散斑进行处理并分析。实验结果表明,各向异性折射率材料会影响透射光的偏振和传播方向,与普通磨砂玻璃相比,双折射散射板产生的偏振激光散斑图包含了更多的偏振信息,即椭圆偏振态、线偏振态和圆偏振态,而不是单一的一种偏振态。这对具有随机偏振态的表面散射现象的研究奠定了基础。     

海洋二号有效载荷微波散射计数据处理系统的设计

海洋二号有效载荷微波散射计是由中科院空间中心研制的一种星载微波遥感器。它采用笔型波束圆锥扫描脉冲体制,主要用来测量海面风矢量,具有广泛的应用需求。着重介绍了散射计的数据处理系统的功能、结构及部分实验结果。     

微波遥感的极化研究

微波遥感具有全天时、全天候的突出优点,但是多重信息(幅度,相位,极化)尚未引起人们重视。为提高雷达图像的实用效果,现已出现了极化研究这一新课题。文章阐述了有关基础理论,并通过实例说明了极化在雷达图像中的丰富信息,以此提高了判图能力,大大促进了微波遥感的应用价值。     

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。     

VXI微波信号源仪器模块的设计与实现

研制开发VXI总线接口的微波信号源仪器模块,并设计制造出相应虚拟仪器产品。该仪器产品具有集成度高、界面友好、设计灵活等特点。     

Quantification Error Analysis of Digital Correlator on Fully Polarization Microwave Radiometer

Fullypolarization microwave radiometer is a passive remote sensing device that measures the target’s microwave radiation characteristics.It is a complete extractiontechnology of polarization information such as amplitude,frequency and phase based on the traditional microwave radiometer.Digital correlator utilizes high-speed analog-to-digital converter and programmable logic device FPGA to realize quantification processing and related operations of horizontal and vertical channel signal.Compared to analog correlators,digital correlators have the advantage of high bandwidth and immunity from DC interference,but quantification errors are also introduced in the quantification process.This paperanalyzes the influence of 8 bit quantification on the correlation coefficient before and after quantification on digital correlation fully polarization radiometer whichdeveloped by NSSC.By determining the appropriate A/D quantification threshold,it is ensured that the error of the digital correlator has the least influence on the radiometer system.The reliability of the analysis conclusion is verified by modeling and simulation.The results show that the quantification error of 8 bit digital correlator developed by the project can be neglected to the system error.