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SBS的微波光子滤波器技术研究

文章针对微波域滤波器只能对提前设计好的特定频段、特定带宽使用的局限性而提出微波光子滤波器，其中，基于受激布里渊散射效应（SBS）的微波光子滤波器不仅拥有可调谐、可重构特性，而且由于其阈值低、调谐范围大和系统稳定性较好等优点而引起广泛关注。文章对比总结了从2011年以来国内外学者在该滤波器方面取得的重大研究成果并得出其未来的发展趋势。选取性能更优越的光频率梳技术进行SBS增益谱叠加，进而利用滤波器频谱带宽可重构的方法来实现基于SBS的滤波器设计。通过optisystem和matlab软件进行仿真分析，得到了3dB带宽为137MHz、形状因子为0.75、可调谐范围为0~20GHz的基于SBS的微波光子滤波器。从滤波器性能得出其可应用于包括卫星通信系统在内的各系统中的收发机，将大频率带宽范围的GHz宽带信号划分为并行的百MHz窄带信号，以便于用低频器件进行相关处理。     

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。     

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DPol-DPMZM的平坦光频梳产生方法[

文章提出了一种产生平坦光频梳（optical frequency comb，OFC）的方法，并用一个单集成双偏振双平行马赫曾德尔调制器(dual polarization dual parallel Mach Zehnder modulator，DPol DPMZM)进行了实验验证。通过调整调制器的6个直流偏置点和2个调制指数，理论上可以根据DP QPSK调制模型推导出的方程生成梳状数可调且强度完全相同的光频梳。实验结果表明，提出的OFC发生器可以产生7、9、11、13条直线，其平坦度分别为0.96 dB、1.13 dB、2.01 dB、1.17 dB。所生成的7、9、11、13行OFCs的杂散信号抑制比 (unwanted mode suppression ratio, UMSR)分别为10.33 dB、9.54 dB、6.79 dB和10.45 dB。此外，生成的OFC具有良好的频率可调性。实验生成了频率间隔为6.02 GHz、7.02 GHz、8.02 GHz、9.02 GHz的9线OFCs。     

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。     

基于噪声抵消技术的射频宽带低噪声放大器设计

基于SMIC 0.181μm CMOS工艺,设计一款可用于1GHz~2GHz射频接收机前端的低噪声放大器。放大器利用共栅结构实现输入阻抗匹配,采用噪声抵消技术实现低噪声,核心电路尺寸为600μm×650μm。仿真结果表明,在1GHz~2GHz频率范围内,输入反射系数小于-10dB,噪声系数低于3.63dB,输入1dB压缩点在1.414GHz为-6.93dBm,在1.8V电源电压下,主体电路的功耗为18.8mW。     

一种用于接收微波的基带数字AGC设计

文章首先提出了一种基于微波信号下变频的基带数字AGC实现方案,然后给出了AGC检波电路、滤波电路、比较器电路设计。     

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。     

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。     

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。     

基于Pillbox结构的W波段电扫描反射阵天线设计

设计一种基于Pillbox结构的W波段电扫描微带反射阵天线,它由加载在双平行板(pillbox)内部的角锥喇叭馈源和微带阵列天线构成。采用1×2缝隙耦合微带作为反射阵元,利用HFSS软件集总RLC边界条件设置等效电路模型,实现了加载PIN二极管的微带阵元建模。通过切换PIN二极管的偏置状态,在94GHz频率处实现了1bit数字移相。整阵仿真结果表明,设计的Pillbox反射阵天线在92GHz~96GHz频段内,可实现±40°一维扇形波束电扫描,扫描状态下全频段反射驻波比小于1.8。     

FY-3卫星大气湿度微波探测技术发展

介绍了风云三号(FY-3)卫星大气湿度微波探测技术及其发展。阐述了大气湿度微波探测原理。给出了微波湿度计(MWHS)的组成,以及变速扫描、匀速扫描和定点观测三种工作模式。从FY-3卫星01批到03批,MWHS从单一的湿度探测发展为大气温湿度同步探测,灵敏度和定标精度不断提高。其中:A、B星MWHS有150,183.31GHz两个探测频率,150GHz在国际上首次采用准光技术实现了极化分离,有垂直和水平通道2个,183.31GHz与国际同类设备相同,有通道3个;C、D星MWHS增加了118.75GHz探测通道8个,183.31GHz探测通道增加到5个,并增加了150GHz窗区频率,显著提升了微波湿度计的探测能力,实现了多通道的细分探测,并具有大气温度、湿度同步探测的功能,且118GHz首次实现了星载非临边大气探测;03批MWHS将包括探测频率4个、探测通道15个,窗区探测频率由150GHz更改为166GHz,并大幅提高灵敏度、定标精度等系统性能指标。性能比较表明:FY-3卫星MWHS的系统灵敏度优于其他国际同类载荷。给出了FY-3卫星MWHS在台风监测、全球亮温图获取等大气探测和灾害性天气预报与跟踪监测中的应用成果。     

基于交错带状线3 dB电桥的大功率功放技术

在现今的军用电子系统中，功率放大器起着举足轻重的作用。功率合成器件作为功率放大器的重要组成部分，需要满足高合成效率、高功率耐受能力和小型化的特性要求。基于交错耦合带状线定向耦合器，通过宽带匹配级联设计了一款8 GHz~12 GHz的四路功率合路器。测试结果显示：四路功率合路器的隔离度<-15 dB，回波损耗<-19 dB，合成效率>78.7%。基于该四路功率合成模块研制了一款X频段功率放大器，样机尺寸为52 mm×38 mm×5.5 mm，放大器在8 GHz~12 GHz的最大输出功率为52.2 dBm（40%占空比），插入损耗<1.4 dB。与传统的平面结构相比，基于这种功率合成器的结构更紧凑，合成效率更高，隔离度更好，功率耐受能力更强，适用于卫星通信、雷达和电子对抗等领域。     

多带通UWB信号光子学产生方法

基于多个不同权重与时延的doublet脉冲叠加,提出一种新的多带通超宽带（ MB-UWB）信号光学产生与传输的方法。射频（ RF）信号对光载波进行强度调制后,电高斯脉冲对光信号进行相位调制并利用标准单模光纤（ SMF）进行传输。 SMF实现相位调制-强度调制（ PM-IM）转换,产生doublet脉冲;实现多个doublet信号的时延差,产生叠加的UWB信号。通过调节RF信号源的频率可以实现UWB信号中心频率和带宽的改变;通过调节RF信号源的幅度可以实现边带抑制比的改变。仿真实现了边带抑制比大于25dB,中心频率5~8GHz,带宽2.9~3.8GHz的UWB的信号产生。     

高功率微波应急通信系统初探

文章针对现代战争中对强抗干扰能力应急通信系统的需求问题，根据现代通信原理、现代通信抗干扰原理以及高功率微波信号的特点，研究了高功率微波应急通信技术，设计了一种抗干扰能力强的战场应急通信方案。基于高功率微波信号峰值功率高、脉冲宽度窄、脉冲重复频率低等特点，信号的能量会集中于窄脉冲中，将其应用于通信能有效提高通信的抗干扰能力。采用脉冲宽度调制这一适合高功率微波信号特点的方法实现高功率微波通信，通过simulink仿真实验，验证了高功率微波通信的可行性，在此基础上采用MATLAB数值实验分析了高功率微波通信的抗干扰能力，最后得到高功率微波通信的抗噪声性能曲线。结果表明，当信噪比大于-5dB时，在相同信噪比下，高功率微波通信相比于2ASK、2FSK及2PSK可以更好地降低系统误码率，提高通信的抗干扰能力。因此，高功率微波应急通信技术为战场应急通信系统提供了一种新的方案，具有重要的军事应用价值。     

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。     

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。     

2GHz～6GHz功率驱动模块研究

文章研究了工作频率为2GHz～6GHz的微波功率模块（MPM）中的功率驱动模块。分析了功率驱动模块的特性与基本分析方法,重点研究了驱动模块中均衡网络的分析与设计及功率放大器的偏置技术。针对微波功率模块中小型化行波管的离散特性,可以利用仿真软件的优化功能快速地对功率驱动模块进行辅助设计。基于此方法,设计了一个频率为2GHz～6GHz、最大输出功率达32．5dBm的功率驱动模块。     

柔性双频段频率选择表面膜的模块化设计

本文设计了一种柔性双频段极化无关的频率选择表面膜，应用在玻璃表面形成频率选择性玻璃，用来屏蔽常见的Wi Fi等在公共且免费使用的微波频段的信号。所设计的结构工作频率分别为2.45GHz和5.5GHz。在工作频点处对电磁波的吸收能达到40dB。能够有效的阻止太空发电站的微波能量传输信号和室内Wi Fi信号的相互干扰问题。另外，分析了结构的几何参数和入射角度对结构吸波特性的影响，在入射角达到度45°时，仍具有良好的屏蔽效果，说明这种柔性膜可以应用在非平面的场合下。并用等效电路模型对结构进行分析，详细的介绍了等效电路元件参数的计算过程，之后用电子辅助设计软件进行电路仿真，电路仿真的结果和全波电磁仿真软件仿真结果一致。所设计的结构改善了之前频率选择表面一体化设计，透光率差和制造成本高的问题。透光率达到91%。此外所设计的结构是一种具有柔性的模块化薄膜结构，现实中安装实现起来更加的方便。