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。     

光学频率梳空间应用及研究进展

光学频率梳具有时域超短脉冲和频域宽光谱、窄线宽、等间隔相干频率梳齿的优良特性，并兼具联系光学频率与微波频率的能力，在空间应用中具有广阔前景，目前已在多个领域取得突破性进展。文章梳理了光频梳产生方法的技术现状，分析了光频梳在空间时频基准、空间时频传递、精密测量以及大容量相干光通信等空间应用领域的研究进展。其中，光频梳在空间时频基准中为高精度时间和频率标准的建立提供了重要支持；在空间时频传递中，光频梳有助于实现精确的时间和频率同步，为星间、星地和洲际尺度的空间应用提供高精度时间频率对比分发；在精密测量中，光频梳可提供宽工作频率范围内的高精度快速测量，在精密测绘、光学定位、目标跟踪和遥感等领域有着广泛的应用潜力；而在大容量相干光通信方面，光频梳具有多载波强相干的突出优势，可用于实现高速、稳定的光通信系统，满足大容量数据传输的需求。随着光频梳产生技术、调控手段的进一步成熟，光频梳在空间应用的各个领域将发挥更重要的作用。但是面向工程化应用，仍需解决环境适应性、系统集成、稳定性和可靠性等方面的难题。     

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     

基于光谱整形的三角波生成方法

受电子瓶颈限制，电子信号发生器难以合成高速波形。微波光子学具有大带宽等优点，在宽带、高速波形生成方面有独有的优势。文章提出了一种基于光谱整形的三角波生成方法，通过傅里叶域光处理器灵活的控制光学频率梳中各个光边带的幅度和相位关系，经光电探测后可以直接得到三角波波形。灵活调整光边带相位的能力使得该方案可以补偿光纤色散，这意味该系统支持三角波波形的光纤传输。实验结果表明，该方案可以生成10 GHz重复频率的高速三角波波形，并成功实现了25km光纤传输。本方案使用了无需偏压控制的相位调制器，且避免了RF电桥等带宽受限的微波器件，生成的波形的带宽仅受调制器和光电探测器的限制。     

星载183GHz分谐波混频器的设计

文章采用TERATECH公司研制的肖特基二极管,设计了一种星载183GHz分谐波混频器。长9mm、宽0．42mm的混频器电路被放置在腔体中,包括波导过渡到微带的本振和射频频率匹配部分。仿真结果表明本振功率仅为3mw时,变频损耗在173GHz～193GHz频率范围内小于9dB,变频损耗幅度平坦度小于1dB。     

一种基于并联MZM循环频移环路的多载频信号生成方法

随着卫星通信大容量、跨频段、多业务需求的不断增加，卫星载荷正朝着多频段一体化综合接收处理方向发展。为满足卫星载荷大容量、多信号处理功能，需要同时提供多个载频信号作为参考。采用微波光子技术可根据用户需求生成光频梳作为多载频信号，满足多频段一体化综合接收处理对多本振源的需求。文章首先从现有多载频信号生成方法的局限性出发，确定高质量光载波抑制单边带信号（SSB OCS）结合循环频移的多载频信号生成方法。接着提出基于并联马赫-曾德尔调制器（MZM）的光载波抑制单边带信号生成方法，使得其中两个MZM工作在单边带调制方式，另一个MZM工作在偶数阶抑制方式，结合90度和180度光移，产生具有高边带抑制比的光载波抑制单边带信号。最后在此基础上给出基于并联MZM循环频移的多载频信号生成方法，仿真结果表明所生成的多载频信号载波数目为60以上、边带抑制比为30dB、最大功率起伏为4.4dB，且其中有20个载波的功率起伏在1dB以内。该方法可有效生成高平坦高边带抑制比多载频信号，为卫星载荷的多频段一体化综合接收处理提供相应技术支撑。     

基于双驱动DP-MZM的倍频双啁啾信号产生方法

提出了一种基于双驱动双平行马赫增德尔调制器（DP-MZM）的倍频双啁啾线性调频（LFM）信号产生方法。方案中，DP-MZM的上臂受射频驱动，产生偶数阶光边带；下臂受基带信号调制，产生单边带光信号。合理地设置驱动信号的调制系数和主调制器的直流相移，可抑制DP-MZM输出光信号中的载波分量。耦合光信号平方率检波后，可产生载波二倍频、带宽四倍频的双啁啾LFM信号。实验验证了所提方案的可行性，获得了载频 14 GHz、带宽1.6 GHz、时宽带宽积1600的双啁啾LFM信号。对波形进行自相关处理，1 μs的波形被压缩至0.762 ns，对应脉冲压缩比为1312。所提方案无需偏振器件和光滤波器，具有操作简单、调谐性高的优势，产生信号表现出好的旁瓣抑制性能和脉冲压缩性能。利用模糊函数分析了产生信号对雷达距离-多普勒模糊的改善，搭建了运动目标场景验证了产生信号的探测性能。     

星载Ku频段混频器研制

叙述了一种可用于星载微波接收机的14/12GHz谐波混频器的原理、设计、仿真及实验结果。该混频器主要由Lange耦合器、输入、输出滤波器以及匹配网络等部分组成。在14.00～14.25GHz的频率范围内变频增益为-16.52dB,带内平坦度优于1dB,驻波比小于2。     

毫米波上变频接收前端光子学集成设计与优化研究

针对宽带毫米波成像系统需求,为实现上变频所用大带宽、高灵敏度电光调制器,对毫米波上变频接收前端光子学集成设计与优化进行了研究。对W波段上变频接收前端各部分进行了场分布分析,用HFSS软件对设计的毫米波共面波导结构进行电磁仿真,讨论了缓冲层厚度、电极高度和电极间距等结构参数对性能的影响,通过结构参数调整获得了优化的性能,并设计了射频模块。设计的W波段电光调制器半波电压理论值低于7V,导体损耗小于0.17dB/(cm·GHz1/2),介质损耗小于0.01dB/(cm·GHz),优于国外当前同类调制器水平;矩形波导-共面波导传输损耗小于1dB;双极切比雪夫滤波电路获得中心频率在77GHz的7GHz带通滤波特性。以此为基础集成的上变频接收前端具有损耗低、体积小、便于应用等优点。     

一种新型微带宽频带180°调制器

该文在ε_r=9.6的微波复合介质材料上设计和研制了一种工艺上易于实现的新型宽频带180°调制器。实验表明:在3.65—4.35GHz 频率范围内,其驻波比小于1.46,插入损耗小于1.1dB,幅度不平衡小于±0.30dB,相位不平衡小于±3.2°。     

低压低功率SiGe BiCMOS X波段低噪声放大器与IEEE 802．11a LNA的设计比较研究

介绍了一种采用0．25um SiGe BiCMOS工艺集成的低压低功率X波段低噪声放大器（LNA），比较了此种放大器与IEEE 802．11a LNA的设计。X波段LNA和IEEE 802．11a LNA的工作频率分别为10GHz和5．8GHz。所设计的LNA都采用了相同的结构和电压，并耗费同量的电流。两种LNA都只需要1．5V的电压，消耗1．5mW的直流功率。两种电路的差异是它们有不同的输入与输出匹配和负载。本文介绍的LNA在10GHz时的电压增益为11．49dB，噪声系数（NF）为3．84dB，输入反射损失为-15.37dB，输出反射损失为-17dB，P1dB为-3．75dBm。在5．8GHz时的电压增益为16．07dB，噪声系数为3．07dB，输入反射损失为-18．1dB，输出反射损失为-15．23dB，P1dB为-6．54dBm。两电路的关键特征是：低压、低功率和良好的噪声匹配。频率为IOGHz和5．8GHz时，噪声系数与最小噪声系数之差分别只有0．03dB和0．05dB。验证了一种高频（X波段）低成本设计，与其他技术（如GaAs、SiBJT、JFET、PHMET和MESFET等）相比，它是在SiGe BiCMOS中设计的。     

C波段矢量调制器的设计

对矢量调制器的工作原理进行简单分析,设计由两个推挽型双相调制器组成的C波段矢量调制器。采用GaAs FET开关管作为可变阻抗端口,Lange耦合器用来产生正交信号,同相3dB功率合成器作为输出端口。该矢量调制器由九个正交耦合器、一个同相功率合成器和八个有源FET开关管组成。对矢量调制器进行仿真,结果显示,在4GHz～6GHz的工作频带内,可实现输入信号幅度和相位的连续调制。推挽式结构的双相调制器消除了寄生参数对"双相"的影响,幅度响应关于最小控制电压也是对称的。     

X波段宽带低噪声场效应管放大器

本文介绍一种设计方法简单、调试方便、性能优良的x波段宽频带低噪声场效应晶体管放大器的设计研制过程。该放大器采用常用的单端式放大器方案,并通过一些调试技巧,使之达到令人满意的结果。其性能指标:频率范围8～12GHz;工作带宽大于2GHz,噪声系数小于3dB,功率增益大于30dB;带内平坦度优于1dB。体积175×48×30mm~2;重量400g。     

基于椭圆孔阵列的频率选择表面研究

针对准光学馈电网络系统对频道分离性能的要求,研究了一种工作于毫米波、亚毫米波的无介质支持的双层金属椭圆孔阵列频率选择表面。其在反射通道中反射54GHz和89GHz 2个信号的电磁波。在透射通道中,对165GHz和183GHz 2个通道的信号是透明的。使用模式匹配法仿真分析并设计频率选择表面,结果表明:当入射角度为18°时,2个反射通道中双极化的插入损耗小于0.1dB,2个透射通道的双极化插入损耗不大于0.6dB,各项指标能满足频率选择表面在通道引入的插入损耗不大于0.8dB的要求。此外,通过蒙特卡罗法分析加工误差对频率选择表面性能的影响,根据指标要求给出加工精度的下限,为实际加工提供数据支持。     

一种基于共面线的毫米波宽带预失真线性化技术

针对毫米波卫星通信前端发射系统中固态功率放大器的非线性失真问题,提出了一种新型毫米波模拟预失真线性化技术。该技术采用毫米波共面线集成非线性器件,与传统的基于微带线集成非线性二极管器件的方法相比,避免了接地电感等不连续性干扰,提高了工作频率,拓展了工作带宽,在毫米波频段实现了宽带预失真非线性补偿。试验结果表明:在Ka波段13GHz(25~38GHz)频率范围内,由该技术实现的预失真线性化电路在输入功率15dB变化范围内,实现了3dB左右的增益幅度扩张和20°左右的相位压缩。将该预失真线性化技术应用于改善一型工作频率为29.6~30GHz,输出功率为5 W的毫米波功率放大器的线性性能。双音信号测试结果表明:功放在1dB压缩点回退7dB的条件下,三阶交调失真改善度高于10dB,并在29.8GHz时达到19dB。该技术可用于满足现代大容量、高速无线通信,特别是毫米波卫星通信前端系统的需求,实现高质量、低误码率的数据无线传输链接。     

超宽带矩形微同轴滤波器制备及性能分析

在射频微系统对高性能超宽带滤波器的需求下,基于矩形微同轴制备技术研究了10GHz～50GHz的超宽带矩形微同轴滤波器的设计及制备。在矩形微同轴传输线的电路基础上进行电路实现,对超宽带矩形微同轴滤波器模型进行仿真试验,结果显示,在10GHz～50GHz工作带宽内插入损耗小于0.8dB,回波损耗优于17dB,带外抑制达到45dB。基于矩形同轴结构的制备流程经过九次光刻-电铸-平坦化过程及一次介质支撑结构光刻后完成十层滤波器样件的制备,测得制备的滤波器样件性能与仿真曲线基本吻合,在40GHz时插入损耗为0.6dB,回波损耗为21.6dB,在5GHz和55GHz时带外抑制分别为41.8dB和43.9dB。矩形同轴结构的低损耗、高频段等优点在该超宽带矩形微同轴滤波器中有良好的体现。     

磁电双可调滤波器研究进展

随着现代无线通信系统的快速发展和军事信息技术的日益进步，频谱资源越发紧张，这种发展对滤波器提出了更高的要求。滤波器作为无线通信系统中的重要设备，不管是在频率的拆分重组，降低电路串扰以及阻抗匹配等等都与滤波器息息相关，其性能影响着整个通信系统的性能。传统滤波器在无线通信系统中的局限也慢慢开始显现出来，磁电双可调滤波器因为其调节范围大、速度快、能耗小、体积小，在未来的发展中具有很大前景。文章结合近几年磁电双可调微波器件的相关研究成果，汲取他人经验，综述了国内外磁电双可调滤波器研究现状。首先介绍了磁可调以及磁电双可调滤波器基本现状，随后总结磁电双可调滤波器的小型化和全可调的实现方法以及存在不足，最后对未来进行展望。     

用于合成孔径雷达的双波段双极化穿孔微带天线

研究了双波段双极化合成孔径雷达的一种紧凑型低剖面天线设计，其工作频段为L、G波段，中心频率分别为1.275GHz和5.3GHz左右。由于G波段比L波段的频率高4倍，所以其阵元及阵元间距也就比L波段小4倍。因此，为使两个波段的扫描范围相似，L波段的阵元选择筛板式贴片，以便在L波段阵元中安插C波段阵元。为满足带宽要求，采用了叠层式贴片结构，在L波段尤其如此。G波段阵元采用数值方法来设计，但筛板式L波段阵元要求最终获得最佳的实验数据。此外，为使交叉极化最小，在L波段采用了平衡式传输线馈电方式。G波段阵元采用了缝耦合，并且为简化馈电方式，采用了对称式寄生缝以使交叉极化最小。未采用垂直对接，而是采用电磁耦合方式实现了紧凑型低剖面设计，其电结构和热结构具有几何对称性。     

激光频率波动对内差相干通信载波恢复性能的影响分析

搭建内差相干激光通信系统频率波动模型,对比分析BPSK和QPSK两种信号在不同频率波动条件下和Viterbi-Viterbi滤波器长度时的载波恢复性能。结果表明,当系统的工作状态稳定后,在激光频率波动幅度和波动频率较小时,两种信号的光信噪比损失平均值均小于0.5dB;随着波动幅度和波动频率的逐渐增大,Viterbi-Viterbi滤波器的长度越大,光信噪比损失就越严重。当Viterbi-Viterbi滤波器长度分别为7和11时,两种信号载波恢复性能良好。此时,BPSK信号由波动幅度引起的光信噪比损失平均值分别为0.11dB和0.16dB,由波动频率引起的光信噪比损失平均值均为0.15dB。而QPSK信号由波动幅度引起的光信噪比损失平均值分别为1.7dB和2.9dB,由波动频率引起的光信噪比损失平均值均为0.8dB。因此,对于相同的Viterbi-Viterbi滤波器长度、波动幅度和波动频率,BPSK信号的抑制激光频率波动能力优于QPSK信号。     

一种星载Ka频段宽带线性化器设计

为了改善星载功率放大器的线性度，文章设计了一种新型宽带Ka频段线性化器。该设计基于模拟预失真线性化技术，通过改变线性化器的二极管偏置电压，实现非线性形状可调，以匹配不同行波管的非线性特性，并在文章最后给出了实物测试结果。该设计在26GHz±0.5GHz频率范围内具有良好的一致性，带内波动小于0.8dB，增益扩张大于4dB，相位扩张大于40°，对行波管非线性特性改善明显，饱和区三阶载交比提高3dB以上，可有效提高使用效率并降低通道误码率。