基于微波光子I/Q混频的宽带低失真多普勒频移模拟

受射频前端带宽、模数转换器采样率和有效位数的限制，现有基于数字射频存储的多普勒频移模拟器逐渐难以满足当前雷达系统大瞬时带宽、低杂散失真的测试需要。文章利用最新的微波光子技术，提出一种基于微波光子I/Q混频的多普勒频移模拟方法，并进行了实验验证。利用微波光子技术的大带宽特性，该方案可对不同频段（15GHz与20GHz）的单音和宽带射频信号进行大范围（5MHz到25MHz）、高杂散失真抑制（大于30dB）的多普勒频移，多普勒频移方向、回波信号功率也可动态控制。该方法可为未来雷达目标多普勒频移模拟提供新思路，显著提高模拟带宽和回波质量。     

面向高分辨率雷达的微波光子大带宽脉冲压缩信号生成技术研究进展[

随着对高精度探测的不断追求，未来雷达系统正朝着大带宽的方向发展。目前的雷达系统，主要利用传统的微波技术生成雷达信号，受到电子瓶颈限制，单路带宽仅在2 GHz左右，难以满足高精度雷达探测的技术需求。微波光子信号生成技术具有大带宽的技术优势，被认为是可突破电子瓶颈的一种有效技术手段。可将微波光子信号生成技术引入雷达系统中，直接生成带宽高达41 GHz的雷达信号，从而大幅提高雷达系统的探测分辨率。文章首先介绍了微波光子大带宽脉冲压缩信号生成技术的应用情况，然后分类介绍了微波光子大带宽脉冲压缩信号生成技术的工作原理、主要实现方法及研究进展，最后对各类微波光子大带宽脉冲压缩信号生成技术进行了对比分析，并分析了限制其实际应用的具体问题。     

基于光频率梳的宽带微波光子镜像抑制下变频

文章提出了一种基于微波光子技术的宽带镜像抑制下变频方案。在本方案中，利用两个强度调制器（intensity modulators,IM）构成梳线间隔为3 GHz的光频率梳，可以将2GHz~40GHz的微波信号下变频为0~1.5GHz的中频(IF,Intermediate Frequency)信号。基于90° 光耦合器构成的Hartley 结构，本方案实现镜像抑制下变频。仿真验证了此方案的有效性，在2GHz~40GHz的频率调谐范围内，镜像抑制比可以达到67 dB，动态范围为100 dB·Hz2/3。     

面向卫星载荷的大瞬时带宽微波光子信道化接收变频技术研究进展

随着卫星通信技术的飞速发展，以及卫星多功能融合技术的需求，未来卫星通信正朝着多频段、大带宽、多波束、配置灵活的方向发展。目前广泛应用于各个领域的卫星通信射频前端，主要采用传统的微波技术进行微波信号的信道化接收变频，带宽限制在GHz以下，无法满足大瞬时带宽信道化接收变频需求。将微波光子技术引入卫星通信射频前端可有效突破电域信道化接收变频技术瓶颈，简化射频前端的系统架构，提高卫星载荷性能。本文首先介绍了星载微波光子信道化接收变频技术的特点及基本结构。接着分类介绍了微波光子信道化接收变频的工作原理、主要实现方法及研究进展，最后给出大瞬时带宽微波光子信道化变频技术发展趋势及应用前景，为大瞬时带宽微波光子信道化接收变频设计及应用提供技术支撑。     

基于双驱动调制的低噪声微波光子混频器

微波光子混频技术是利用光域频谱搬移间接实现微波信号与中频信号之间的频率变换，它具有工作频段高、瞬时带宽大、多通道并行处理能力强等优势。本文设计采用双驱动调制器实现光域微波信号下变频功能，通过对该微波光子混频器的建模与仿真，分析了影响混频器变频性能的因素。并且针对该架构开发了相应的变频模块，同时配置了相应的前置低噪声放大器与中频滤波器来进一步抑制噪声、改善杂散抑制度。通过测试，该模块在24GHz-28GHz频率范围内变频增益＞0dB，噪声系数＜20dB，SFDR约为102dB.Hz2/3，较传统级联调制器方案的微波光子混频器在变频效率与噪声性能方面有显著提升     

星上高性能集中式本振信号光学研究

因随着卫星通信系统向高频段、大带宽、多通道方向发展,传统微波技术在高频微波信号的产生、馈送、交换等方面越来越多受到电子瓶颈的限制,而微波光子学作为一门淅兴学科可解决上述问题,对星上高性能集中式本振信号产生及多路馈送技术进行了研究。研究了两种高频微波本振信号产生方法,用低频射频信号或无需射频信号输入即可生成高频的微波本振信号,大幅降低系统对光电器件带宽的要求。一种是基于两个级联马赫-曾德尔(MZ)调制器的高频微波信号产生方法,可生成八倍频微波信号,调节输入射频信号频率即可调整生成微波信号的频率,系统可调谐性较好。另一种是基于光电振荡器的微波信号生成方法,通过设置偏振调制器、MZ调制器及移相器的参数,可实现对光电振荡器环路谐振信号的四、六和八倍频。分析了高频微波本振信号光纤馈送中损耗和色散的影响,发现两者对星上微波本振信号的馈送影响很小,且星上馈送系统的体积和重量可明显降低。研究将为微波光子技术用于星上载荷提供理论基础和技术支撑。     

可编程微波光子芯片研究现状及发展趋势

可编程微波光子芯片是可以通过编程控制改变芯片功能，用于处理微波信号的光子芯片。它可以在同一芯片上软件定义不同的光学处理单元，以实现滤波、移相、延时等多种信号处理功能。相比于只能实现特定功能的专用微波光子芯片，可编程微波光子芯片功能可重构，可广泛应用于通信、雷达等光电子系统中，提升系统灵活性。本文对可编程微波光子芯片的研究现状进行了梳理，介绍了其光路拓扑、主要实验结果和关键技术并对可能的发展方向进行了总结。     

基于微波光子技术的实时高分辨雷达成像

为克服传统雷达面临的带宽瓶颈,提升其分辨率,利用微波光子倍频与混频技术对宽带雷达信号进行处理,构建宽带雷达,成功实现了实时高分辨雷达成像。构建的微波光子雷达样机带宽高达12 GHz,实现逆合成孔径雷达成像的二维分辨率优于2 cm×2 cm,成像速率高达100帧/s。在该雷达架构基础上构建了多输入多输出微波光子雷达,在相同的相参累积时间内,能进一步提高雷达成像的方位向分辨率。研究结果表明:微波光子技术是突破传统雷达频率与带宽限制的有效手段,有望在未来实时高分辨雷达探测与成像中发挥重要作用。     

微波滤波器腔体Q值研究与分析

针对微波滤波器的某些特殊设计要求或加工制造缺陷造成滤波器中某一或某些腔体Q值降低的情况，分析了其对滤波器性能可能造成的影响并提出了工程中可实现的解决办法。首先研究了传输模式以及调谐螺钉深度对谐振器Q值的影响;然后通过理论推导得到滤波器某一或某些谐振腔体Q值下降对频率变量矩阵的影响公式,进一步通过MATLAB实现对5阶带通滤波器某一腔体Q值下降的情况进行综合与结果分析，并据此提出通过调节调谐螺钉适当增加滤波器输入输出与腔间耦合的方法来有效的减小Q值变化带来的不利影响;最后采用Designer进行电路级仿真，验证理论推导结果的正确性。研究结果表明:谐振腔体Q值的降低会造成滤波器驻波带宽增加、整体性能变差，并且越靠近拓扑结构中心腔体Q值的改变对整个滤波器性能造成的影响越大。当滤波器中某些单腔Q值的降低在一定范围之内，则可以通过调节耦合螺钉来提高滤波器输入输出与腔间耦合，以有效的减小其带来的不利影响。文章结论可为研究与解决微波滤波器Q值降低造成性能变差问题提供一定理论指导价值与实际工程意义。     

大带宽数字信道化接收及重构系统的实现

基于多相滤波的数字信道化结构具有动态范围大、灵敏度高、多信号同时处理、瞬时带宽大等优点。设计了一种大带宽数字信道化接收重构高效系统。该系统使用正交镜像滤波器实现信号接收及精确重构;利用国产化高速ADC和DAC芯片完成信号形式的转换;利用高性能FPGA芯片完成数字信道化处理。理论仿真和硬件测试结果表明,该系统具有接收和重构多个雷达信号的能力,具备较高的工程应用价值。     

基于信号重构的雷达与雷达对抗侦察一体化接收技术

针对雷达接收机和雷达对抗侦察接收机存在的不同特征,提出了基于信号重构的雷达与雷达对抗侦察一体化接收技术。首先利用复指数调制滤波器组将中频带宽分解为若干子带,再通过频谱感知和信号重构实现非均匀动态信道化,最后利用非均匀动态信道化技术分别接收雷达回波信号和辐射源直射信号。为了满足一体化接收机的瞬时动态范围、灵敏度、监视带宽以及频率分辨率等性能指标的要求,本文引入一种大M值高阻带衰减原型滤波器设计方法。理论分析和仿真试验表明了该一体化接收技术的有效性。
     

瞬时超宽带接收机初探

超高速ADC器件的模拟输入带宽达到了18GHz以上,微波接收机可以采用软件无线电设计方法进行设计,其减少了频踪、变频等环节,降低了微波系统的设备量。将传统的信号跟踪式数字信道化技术、FPGA处理阵列和DSP处理阵列应用到瞬时4GHz以上的超宽带数字接收机中,可对2~18GHz内的信号进行并行处理,其处理能力得到了极大提升。     

5.8GHz回旋波整流器整管设计

回旋波整流器把微波能转变为直流电,是微波输电的关键器件之一，文章对5.8GHz回旋波整流器进行了整管设计；运用CST电磁仿真软件结合理论分析开展了高频结构、磁体设计、电子枪、过渡区、能量耦合结构的研究，设计了工作在5.8GHz,带宽60MHz,输出电压26kV，输出功率7kW，整管整流效率达到60%的回旋波整流器。     

基于微波光子学的射频制导半实物仿真方法研究

未来射频制导性能的高效验证对射频制导半实物仿真系统提出全新的挑战,需要该系统具备瞬时大带宽、多波段、多仿真系统协同工作、多场景适应等能力,进而对宽带射频信号的低损传输、幅相控制、复杂回波信号产生、高性能频综信号产生等技术提出了严苛的要求。针对基于传统微波技术的半实物仿真系统受限于带宽、体积、质量、电磁干扰等的瓶颈问题,提出基于微波光子技术的解决方案,利用其宽带频谱资源,突破传统射频系统的带宽限制;利用其并行处理特性,提升宽带信号的处理能力,实现多波段融合、波束间交叉互连;利用其轻质低损特性,减小系统体积和质量,提升宽带信号长距离传输性能。     

基于1/4环状T型结构的源——负载耦合带通滤波器

为了得到小尺寸、低损耗和低成本的射频带通滤波器,文章提出了一种利用1/4环状T型结构和源——负载耦合结构的带通滤波器(BPF)。1/4环状T型结构可以减少滤波器尺寸和方便中心频率的选择以及带宽的设计。同时根据信号多路径传输产生零点原理,在滤波器的输入和输出端之间加入可控耦合元件,因此采用源——负载耦合结构,从而增加传输零点,提高滤波器的阻带抑制性。文中最后设计和制作了一个插入损耗为0.16d B、回波损耗为-18d B、相对带宽为14%、中心频率为2.4GHz的小型滤波器,并对其进行了测试,测试结果与仿真结果吻合良好,说明这种设计方法是有效的。     

阵列宽带集成光电收发模块

文章提出一种应用于光载无线通信系统的阵列集成宽带收发模块，具有宽频带、高线性度、低损耗等优良性能。重点介绍了光收发模块的整体结构设计，包括高频管壳结构设计、微波电路设计、光学结构设计等。基于三维微波电路结构，实现了四通道阵列收发模块的混合集成研制，其级联-3dB带宽均达到18GHz以上，在DC-18GHz带宽内反射损耗均在-10dB以下，输入1dB压缩点达19dBm，无杂散动态范围为110dB·Hz2/3。     

一种新型窄带高性能带通滤波器的设计

在现代通信系统的射频前端中，微波带通滤波器是必不可少的重要器件。带通滤波器设计中，由于微带线的平面结构、加工方便及低成本等特点而成为最常用的微波滤波器实现方式。文章提出了一种集低插入损耗、高选择性、结构紧凑多种特点于一体的高性能窄带微波带通滤波器的设计方法。该种滤波器由基于平行耦合线和准集总电感耦合形式的四分之一波长短路谐振器实现。相比于常规滤波器，使用该种方法设计的滤波器可以集多种优势于一体，充分利用了微带传输线结构的特点。四级级联滤波器的耦合矩阵及网络变换方法被应用于该滤波器的设计并进行了详细的理论分析。为了验证本文提出方法的有效性，使用本文设计方法仿真设计了一个中心频率为1.575GHz的滤波器并进行了加工测设，仿真与测试结果的良好吻合充分证明了设计方法的有效性。     

一种用于导航接收机的小数分频锁相式频率合成器

设计一种应用于双系统卫星导航接收机射频前端芯片的CMOS小数分频锁相环频率合成器,它由压控振荡器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、分频器以及Σ-Δ调制器构成。设计基于SMIC0.18μm 1P6MRF CMOS工艺实现。后仿真结果表明,频率合成器输出频率范围约为1.1GHz~1.6GHz,锁定时间为9μs,具有良好的相位噪声性能,可为射频前端芯片提供本振信号。     

具有多次谐波抑制的发夹型微波带通滤波器

文章提出了一种新型的具有多次谐波抑制功能的发夹型微波带通滤波器,主要工作在2GHz频率。对该滤波器通过仿真优化,并进行实际设计测量。在该结构滤波器中,采用SIR（Stepped—impedancere sonator阶跃阻抗）结构的发夹谐振器来达到缩小尺寸、多次谐波的目的。该滤波器相比于传统的微带线发夹型滤波器具有尺寸小、频率选择性好、宽阻带的性能特点。     

可重构多维度探测微波光子雷达

随着“太空经济”时代的到来,大国间的太空竞争也愈发激烈,对星载雷达探测系统的测量精度和多维度目标参数测量提出了更高要求。现有的星载雷达系统主要采用传统微波技术实现,面临电子器件速率低、工作带宽小、可重构性差等问题,这些问题越来越成为限制星载雷达系统进一步发展的瓶颈。将微波光子技术引入雷达系统可利用光子技术高频率、大带宽、可重构的特点有效克服电子技术的局限性,突破雷达技术瓶颈。阐述了可重构多维度目标探测微波光子雷达的特点和基本结构,介绍了多维度目标参数测量和雷达波形可重构的原理与方法,并对星载微波光子雷达的发展趋势和特殊应用环境需要考虑的问题进行了论述。随着微波光子雷达技术研究的不断深入和光电集成技术的迅速发展,微波光子雷达有望在未来星载雷达系统中得到大规模应用。