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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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.     

面向下一代载荷系统应用的光子集成芯片探索

文章以光子集成技术在未来卫星宽带通信与中继一体化系统应用为出发点，开展光子集成载荷应用需求分析，完成了模拟光处理与数字光处理、模拟片上处理与离散光处理的区别分析及特性梳理。重点介绍了现行的光子载荷搭载验证情况，完成光子载荷与传统射频载荷体积、重量、功耗对比分析。在此基础上，提出一种全芯片架构的光子处理转发载荷系统，并完成相应的功能拆解及业务划分，梳理下一步需要重点攻关的片上关键技术，为构建通用化、小型化、多波束并行的高通量卫星通信载荷系统提供技术支撑。     

相控阵雷达系统天线前端的光子技术

介绍了目前相控阵雷达系统天线前端正在发展的几种光子技术,即微波准光学有源阵列天线、光控可重置天线和未来理想的光子天线技术,分析了它们的工作原理和特点。     

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。     

微波光子技术在电子对抗中的应用

由于光子技术的宽带和低损耗优势,微波光子技术已经在电子对抗领域中尤其是在微波信号的产生、处理、控制及传输等方面引起了强烈关注.着重阐述了微波信号的光子方法产生及处理、光子微波滤波器、光真延时波束形成以及光学A/D模数转换等技术,最后给出了结论.     

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CPLD的彩灯控制器

本文以大规模可编程逻辑器件CPLD在电子系统设计中的应用为例，讨论用CPLD技术实现彩灯控制器设计的全过程。使用MAX PLUSⅡ作为开发环境，采用自上而下、分块设计、匹配互连的基本思想，通过对实现彩灯控制器的种种方法的比较论证，得出利用CPLD可以非常好的实现彩灯控制器的功能的方案，而且具有集成度高、速度快、稳定、可靠等优点。由于系统主要功能全部由一块芯片完成，所以连接起来非常方便快捷，在这一点上要优于传统的在插线板上的连接。     

多通道高计数率单光子计数系统的设计与实现

光子计数探测具有极高的探测灵敏度，已成为大气探测激光雷达的主流探测手段。设计了一种基于FPGA的8通道高计数率单光子计数系统，提出了一种基于多相时钟过采样的光子脉冲检测方法，实现了2 ns的光子脉宽分辨率、200 MCPS的光子计数率、无死时间的连续多通道同步计数，具有高计数率、高实时性、高集成度的特点。系统已装备于北京遥测技术研究所研制的多波长拉曼偏振大气探测激光雷达中，在激光雷达大气遥感中发挥了重要作用。     

滑动相关法伪码捕获的数字化实现

对扩频同步系统中滑动相关法伪码捕获提出了一种新的数字化实现方案，即利用计数器、门电路和移位寄存器等单元代替原来的平方器和积分器等模拟单元。该实现方法具有可编程性，易于用FPGA/CPLD芯片实现。     

导弹天线罩自动测试系统的设计与实现

为了对导弹天线罩电性能参数进行准确测量，利用虚拟仪器技术，采用LabView软件平台，通过多线程技术，实现一套基于测量仪器和转台协调工作的天线罩自动测试系统的设计。该设计充分挖掘了矢量网络分析仪器内在功能，可同时测量并导出四个通道的八组数据，可同时完成比幅、比相等功能，极大提高了对天线阵列等测试对象的测量效率、测试精度；可以实时显示测量数据的二维图或三维图，有利于实时掌握测试情况。本系统很好地满足了实验需要，它的实现为微波自动测试系统的设计提供了很好的借鉴。     

未来20年的军用航空电子

本文对较“宝石台”系统更为先进的航空电子结构进行了探讨。讨论了在预计20年内会完善起来的几种可推广的系统标准组件、其优劣及发展趋势。列举了这种体系结构的实例。在拟定这项计划的过程中，笔者曾与工业界和政府方面数位专家会谈，有助于对未来军用电子的预测。一般结论是：①为满足目标态势显示的要求，受成本因素影响的传感器解决方案将推动大多数军用航空电子应用中航空电子设计；②用于先进系统的大部分可推广且有影响的组件是商业可用的数字和信号处理器及相关的先进的A／D变换器、数字和RF器件；③预计航空电子体系结构中每一层次的时间共享和物理综合化将不断提高，其中包括多功能EO和RF孔径、射频支持电子学以及高度综合化数字系统；④分布式高速光子转换开关将进入该结构，以实现由系列印制线路板制造的RF、IF、数字和信号处理模块连接起来的统一互联网络；⑤在封装和微电子学方面的进步将导致对液体浸入冷却以及RF数字和光子线路的三维度封装，以支持综合化孔径、数字接收机和数据信号处理器，提供所需速度和功能的综合化；⑥数字界限将更接近孔径，使IF数字接收机适于电子战和雷达系统的应用(在“宝石台”时代将达到L波段的数字接收机)，数字界限将扩展光子学的应用，使其超出数字化领域。操纵相控阵光控波束扫描、RF信号分布和外差法将得以实现。     

精密时统板的设计与应用

为完成某靶场末区测量系统的时间同步任务，达到高精度、小型化、可直接插入通用微机扩展槽的要求，提出了一种精密时统板的设计方法。这种板选取Ｉｎｔｅｌ公司８２５４－Ⅱ型可编程定时／计数芯片，运用无暂态数字锁相技术，产生高精度、高分辨率的时间信号，通过编程实现定时、守时并存贮、回显外触发精确时间值的功能。经硬件实验和Ｃ语言程序调试，满足技术指标。