微波光子技术在信号情报侦察中的应用研究

由于微波光子技术的宽带特性、低损耗和抗干扰等优势,微波光子技术在信号情报侦察领域已经引起了强烈关注,尤其在微波信号的产生、处理、控制及传输等方面。着重对微波光子中光学真延时光控阵列技术和光学模数转换技术在宽带信号情报侦察系统中的应用进行了研究。分析了当前信号情报侦察系统面临的问题以及利用微波光子技术的解决框架思路,阐述了光学真延时技术和光学高速模数转换技术的基本原理及关键技术实现途径,并对应用前景进行了分析,最后给出结论。     

用于通信卫星的宽带微波光子链路性能研究与验证

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,这对传统基于电子技术的卫星载荷多格式多频段信号接收及中继转发提出了挑战.本文利用微波光子技术格式透明、工作频段透明的优势,给出了基于微波光子技术的宽带通信卫星载荷结构,该结构在采用传统微波高功率发射及多路信号合成基础上,引入微波光子技术进行多格式多频段微波信号的光调制、光域微波信号宽带接收及转发.在此基础上建立了相应的用于宽带通信卫星的微波光子链路测试验证系统,对诸如噪声系数、系统线性特性及宽带信号传输特性等主要性能进行了详尽的分析与验证,测试结果表明该系统在S/C/Ku/ka频段具有良好的宽带线性特性和传输性能,且该性能与系统的调制灵敏度和解调灵敏度密切相关.     

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。     

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。     

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。     

基于微波光子技术的高通量卫星研究进展

高通量卫星(High Throughput Satellite,HTS)是新一代宽带通信卫星的统称.一方面可用于远程教育、远程医疗、应急救灾等公益事业,另一方面可以为个人和企业提供宽带多媒体和高速率的Internet等商业应用.首先介绍了高通量卫星通信的概念,对基于微波光子技术的高通量卫星进行需求分析,接着对国内外高通量卫星的发展现状进行了详细介绍并进行了对比分析.在此基础上,给出了基于微波光子技术的高通量卫星通信系统组成初步构想,最后给出了总结和展望.基于微波光子技术高通量卫星可实现星载宽带信号光域窄带处理、大规模交换转发和光控波束形成,不仅能够解决当前高通量卫星应用中的问题,满足多用户多业务需求,还兼具频谱效率高、宽带大、吞吐量高等优点,有助于推动卫星载荷向宽带化、阵列化、一体化、小型化和通用化发展,具有重要的意义.     

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     

薄膜铌酸锂——集成微波光子技术的基石

微波光子学以其独特的优势，在通信、雷达、电子战等领域取得了蓬勃的发展。但基于分立器件的微波光子系统在体积、重量及稳定性方面所存在的问题，正严重制约着微波光子技术在星载、机载等平台的应用。而以光子集成工艺为基础的集成微波光子技术有望打破这种困境。最近新出现的薄膜铌酸锂材料，以其线性的电光效应、更强的光场限制能力及更高的集成度，有望成为集成微波光子技术的基石。文章回顾了由铌酸锂晶体材料到薄膜铌酸锂材料，以及传统调制器到薄膜铌酸锂调制器的发展历程，重点对比分析了薄膜铌酸锂材料与现有的光子集成工艺平台所用的InP、SiO2、硅、氮化硅等材料，在光子集成特性方面的优势及劣势。     

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。     

集成微波光子技术的现状及其宇航应用浅析

集成微波光子技术具有小尺寸、大宽带、可调谐和低功耗等优势，在未来高通量卫星载荷技术中极具应用前景。本文围绕集成微波光子技术宇航应用的两个关键技术--集成光子技术和集成封装技术，通过分析近几年国内外的发展状况，对目前我国集成微波光子宇航应用所面临的几项挑战进行了总结与分析。     

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。     

激光跟踪仪在交会对接微波雷达多径试验中的应用

交会对接微波雷达多径试验是在地面模拟两个飞行器在轨交会对接过程中由舱体表面及遮挡对微波信号造成反射干扰的一种试验,其目的是验证激光雷达系统功能及安装位置的合理性。在近20 m远的距离上,对飞行器舱体上的微波雷达天线和微波应答天线进行角度及距离的精确测量。文章通过对试验环境、测量项目分析及不同精测方案比对,采用激光跟踪仪直接测量舱体结构,获得了准确的基准数据,有助于指导微波雷达在飞船轨道舱上的精确安装和提高交会对接微波雷达多径试验的精度。激光跟踪仪首次应用于交会对接微波雷达多径试验,相比经纬仪在航天器基准测量中具有更大的优势。     

100 W微波等离子推力器固态源研制

为了实现微波等离子推力器的小型化,利用固态器件、衰减器和检波器一体化设计技术及液体冷却技术,研制出小型化的微波等离子推力器固态源,其输出和反射微波功率可由固态源输入电压和检波器的输出电压进行控制与检测,固态源的质量与体积分别是磁控管微波源的15%和6%。对采用固态源的推力器分别进行了地面和真空实验,结果表明固态源能稳定可靠地工作。     

双振动台正弦振动同步控制新方法研究

文章在对现有双振动台振动控制技术研究的基础上,提出了正弦振动幅值/相位同步控制新方法,对该方法的双驱动信号生成、回路响应信号采集与处理、振动幅值/相位控制等方面的实现技术进行了详细的阐述。     

微波辐射计静止轨道遥感试验技术

在地球静止轨道上对大气进行微波遥感探测尚无先例。为验证静止轨道微波探测仪器关键技术,研究高轨微波辐射传输特性并积累遥感数据,研制了微波探测试验载荷,搭载于风云四号A星进行在轨试验。微波探测载荷采用真实孔径圆周扫描体系,配置双频段(183,425 GHz)五通道。载荷在轨试验中,各项指标正常,183GHz频段灵敏度优于0.5K,425GHz灵敏度优于1.9K,性能稳定并超过3个月考核寿命。对微波探测载荷183GHz与极轨载荷先进技术微波辐射计(advanced technology microwave sounder,ATMS)进行亮温交叉比对的结果显示,两者亮温相近,变化趋势一致,验证了探测数据的有效性。载荷还在静止轨道获取了极轨无法探知的3K/h量级亮温变化,并在风云四号A星姿态调整期间完成了静止轨道微波遥感成像。验证了在静止轨道上进行真实孔径体制微波遥感探测的有效性。     

微波无源遥感有效载荷现状与发展

针对微波无源遥感有效载荷这一卫星有效载荷中发展最早、最成熟的子领域,对从20世纪60年代至今,世界范围内在轨与在研共17个具有代表性的载荷产品进行了研究。综合分析了微波无源遥感载荷在气象、海洋、陆地、大气环境及深空微波遥感等应用领域的发展现状,归纳出无源微波遥感有效载荷向定量应用、功能复合、主被动一体、体制混合、太赫兹探测等方向的发展趋势。总结了我国与欧美发达国家在系统应用水平、反演处理能力、关键部组件性能、研发条件等方面存在的差距,提出了后续发展静止轨道毫米波亚毫米波探测仪、一体化微波成像探测仪、太赫兹冰云探测仪、L波段土壤湿度微波探测仪、亚毫米波临边探测仪、行星探测仪等载荷的设想。     

海洋遥感雷达的一体化发展趋势

利用雷达高度计、微波散射计、海洋波谱仪和合成孔径雷达SAR（Synthetic Aperture Radar）观测海面风、浪等海洋动力环境要素的技术已经日趋成熟，针对现有单星多传感器体制存在的重量大、稳定性差、功耗高、整星系统复杂等缺点，首先对以上四种海洋微波遥感器的发展和应用情况进行了梳理，随后根据目前的发展趋势，提出了一种新的多模式一体化设计方法并进行详细描述，最后，对未来星载海洋微波遥感器的多模式一体化技术进行了展望，为今后海洋微波遥感器的多模式一体化研究提供参考。     

微波等离子推力器等离子体形成及其与微波耦合机理分析

微波等离子推力器（MPT）的最大优点是微波在谐振腔内放电使工质形成悬浮的等离子体，没有是极的烧蚀与寿命问题。文中计算了MPT谐振腔内氦气工质击穿场强与腔内气压的关系，结合实验现象及参数调节分析了微波等离子推力器等离子体形成的基本物理过程及影响等离子体稳定的因素、等离子体与微波耦合的机理等，为建立微波、等离子体、流场间的耦合计算模型奠定了基础。