星载光电振荡器(OEO)实现方法研究

文章针对未来卫星领域对高频率、低相位噪声微波本振源发展需求,提出一种适应于星载应用的光电振荡器实现方法。首先介绍了光电振荡器应用背景、技术特点及发展现状。之后详细分析了星载光电振荡器的设计方法,给出了光电振荡器的振荡阀值、产生毫米波频率、幅度数学模型等,最后对光电振荡器的相位噪声性能进行详细分析。分析表明,利用光电振荡器能够产生超低相位噪声(-163d Bc/Hz@10KHz)的微波本振信号,且光电振荡器的相位噪声和振荡频率无关,星载光电振荡器为未来卫星领域提供一种可行的微波本振信号生成方法。     

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。     

基于光电振荡器的参量感知技术

光电振荡器是一种由光载射频链路和电学正反馈回路组成的混合系统，由于使用低损耗光纤作为储能器件，大大提高了振荡器的Q值，降低了振荡信号的相位噪声。针对航天系统信号参量感知的应用需求，文章开展低相噪光电振荡器技术在温度/应力静态量传感、动态信号检测以及射频信号感知接收等应用研究，并实验验证了基于光电振荡器的高精度温度传感器与应变传感器，高灵敏的微弱振动信号检测器以及具有镜频高度抑制的、用于射频信号感知的外差接收机。     

电源噪声与微波振荡器输出杂波的关系研究

在卫星射频系统中，微波振荡器用于产生本地的振荡信号，它需要稳定的直流电源来供电。而在卫星系统中的直流电源往往携带有低频噪声，这些低频噪声通过振荡器的非线性效应被调制到本振频率附近，形成输出杂波。为了研究这些低频噪声对振荡器的影响程度，文章通过实验得到多组电源传导噪声与微波振荡器输出杂波的数据，对所测得的数据进行了分析，寻找到电源端口传导噪声与振荡器输出杂波的对应关系，并通过实验进行验证，得到了符合实验结果的关系式。     

基于PDM-MZM的线性模拟光链路设计

模拟光链路因其大带宽、低损耗等优势,在宽带无线通信、多基地雷达、卫星载荷信号馈送、电子战存储转发中极具应用前景，成为了当前微波光子领域研究的热点。然而由于电光调制和光电探测的非线性, 模拟光链路的动态范围受限。基于偏振复用马曾调制器的线性模拟光链路，通过改变两个RF信号的电功率比及两个子调制器的直流偏置点，可以分别改变调制指数比和光功率比，从而构造了两个相位相反的非线性失真信号以抵消链路的三阶交调失真，改善系统的无杂散动态范围。实验结果表明，与基于单个马曾调制器的常规链路相比，基于偏振复用马曾调制器的链路三阶交调失真被抑制33.7dB，无杂散动态范围提高17.6 dB，宽带射频信号的星座图和误差矢量幅度改善明显。     

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。     

基于半导体可饱和吸收镜的耦合光电振荡器

针对微波光子射频系统对高质量的高重频光脉冲的迫切需求，提出和研究基于半导体可饱和吸收镜的耦合光电振荡器，利用饱和吸收效应有效抑制超模噪声，有效改善耦合光电振荡器中超模噪声带来的光脉冲抖动问题。对半导体可饱和吸收镜抑制噪声的机理进行理论分析，并搭建实验系统，实现重频为10.6 GHz的光脉冲产生，超模抑制比达到55.3 dB，相应射频信号的边模抑制比为79.7 dB，相位噪声为-108 dBc/Hz@10 kHz。该方案创新性地将半导体可饱和吸收镜引入耦合光电振荡器中，实现对超模噪声的抑制，并为系统的小型化和集成化提供了关键技术支撑。     

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。     

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。     

一种W波段低损耗宽带单平衡混频器设计

针对某型半实物仿真系统大带宽、高动态的技术需求,研制了一种覆盖整个W波段的单平衡混频器。混频器基于波导-石英混合电路以及分立肖特基二极管设计,射频信号经减高波导同相激励两个肖特基结,以减少无源电路的额外损耗。本振信号通过波导E面探针输入,以准TEM模反相激励肖特基结。测试结果表明,所设计混频器在13dBm本振功率激励下,可在75~110GHz范围内实现6~8dB的单边带变频损耗,中频带宽为DC~35GHz。该混频器与国内外同类高性能产品技术性能相当,已成功应用于W波段半实物仿真系统中。     

低信噪比大频偏空间光信号的频率捕获研究

卫星相干光通信系统信号解调过程中,卫星相对运动会导致接收的信号光产生GHz量级的多普勒频移,信号光的远距离传输导致光信噪比极低,传统方法无法在低信噪比下补偿大范围多普勒频移,严重影响通信系统的能力。针对上述问题,本文提出了一种两段式频率捕获算法,该算法包含自动扫频和锁频控制两个阶段。自动扫频阶段通过本振光自动频率扫描将频差缩小至100 MHz量级;锁频控制阶段通过高精度的本振光频率控制与FFT变换,在低信噪比下继续缩小频差至MHz量级。仿真验证结果表明：该算法可在2 dB信噪比下补偿大动态范围的10 GHz范围多普勒频差,满足卫星相干光通信解调需求。     

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。     

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。     

国产首款卫星导航多模式射频接收芯片研制成功

2008年3月下旬,中国首款基于民用频段的全球卫星导航多模式射频接收芯片在杭州研制成功。该芯片可接收中国北斗系统、美国GPS系统及欧洲伽利略导航系统等。作为国家科技部863计划,芯片采用CMOS工艺,由杭州中科微电子有限公司研发成功。芯片通过调节射频本振频率及滤波器的带宽,     

三毫米波段四次谐波混频器的研究

文章采用微带结构研制出三毫米波四次谐波混频器。该混频器核心器件采用型号为MS8251-P261的GaAs梁式引线肖特基势垒二极管对。先用谐波平衡法分析出反向并联二极管对在本振信号单独激励下的大信号阻抗,并由此设计出本振网络;然后模拟出该器件在大信号本振激励下的小信号射频输入阻抗,并由此设计出射频网络。整个电路设计和安装在介电常数为2.22、厚度为0.127mm的RT/Duriod 5880基片上。当本振频率为23.15GHz时,该混频器射频输入88GHz～94.4GHz,实测带内变频损耗小于20dB。     

数字射频贮频器综述

一、引言电子对抗技术中,常常需要将接收的射频脉冲的频率存贮一定的时间,以便在适当时刻转发频率相同的脉冲干扰。存贮脉冲射频的技术,称射频贮频。早期的射频贮频,由行波管放大器和迟延线组成的闭合回路实现的,简称迟延线贮频。迟延线贮频的优点是,频带宽达6～8GHz。主要缺点是输出信号和输入信号间的相干性差,贮频时间短,典型的迟延线贮频器的贮频时间为5～30μs;体积重量大,除了行波管及其高压电源外,迟延线长达数十米,重量达数公斤。     

频率引导设计的新方法

提出一种新的频率引导设计方法。该方法将成熟的数字射频存储器作为可受控的射频跟随器,利用其所具有的极小的读写间隔时间特点,使系统的置频时间控制在很短范围之内,以解决系统完成频率引导功能时工作灵敏度、瞬时工作带宽及系统响应时间三者之间的矛盾,从而能在复杂的电磁环境中保持对窄脉宽、脉间大范围跳变等雷达信号的侦察和跟踪。     

星载微波接收机本振源中晶振和UHF倍频链的研制

介绍我所研制成功的东方红三号通信卫星微波接收机本振源中晶振和倍频链的研制。该设备在通信转发器中是一个重要部件,它提供一个频率非常稳定的超高频功率信号,送到微波倍频器,经微波倍频器倍频,滤波后成为微波接收机的本振信号。     

BPSK调制器发射时延的一种高精度标定方法

在高精度卫星测控、导航定位等领域，系统设备的绝对时延是影响精度的主要因素之一。示波器方案是目前能够测量BPSK调制器调制信号输入端到射频信号输出端的时延的唯一方法。文章提出采用宽带数字存储示波器结合包络检测信号处理技术，以提高调制器时延测量的精度，标准不确定度可优于50ps，避免了手工测试的主观不确定性。该方法也可推广用于变频器时延的精确测量。