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。     

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。     

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。     

基于薄膜铌酸锂的微波光子雷达芯片

微波光子雷达拥有分辨率高、处理速度快、同时多波段、多功能等优势,在航天系统中具有广阔的应用前景。为了满足航天应用对雷达系统体积、质量和功耗的严格要求,集成化已经成为微波光子雷达的重要发展方向。介绍了一款基于薄膜铌酸锂的微波光子雷达芯片,利用该芯片实现了雷达发射信号倍频产生和回波信号去斜接收,并对距离天线不同位置的目标进行了测距实验,得到的测量距离与实际距离基本相同,两者之间的误差小于4 mm。     

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。     

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.     

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。     

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...     

宇航元器件应用验证集成质量管理信息系统框架研究

针对宇航元器件应用验证的特殊性,对宇航元器件应用验证集成质量管理信息系统框架开展了初步研究。阐述了构建集成质量管理信息系统的必要性,分析了应用验证质量管理工作的内容和特点,具体研究了集成质量管理信息系统的构成要素和信息流程。采用过程、工具、知识、信息有机集成的设计思路,进行了质量策划、质量综合管理、验证过程质量管理与控制以及质量评估与改进的框架设计。     

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     

基于微波光子的雷达通信一体化技术研究

随着电子技术的不断进步,雷达和通信系统的融合发展受到了研究人员的关注。雷达通信一体化系统能够简化系统,避免电磁干扰,在军事和民用上均具有极大的价值。提出了一种微波光子雷达通信一体化系统,通过微波光子技术提高雷达分辨率、降低回波信号采样率,且能同时实现雷达成像和无线通信功能。     

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...     

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。     

计算机集成技术初探

该文对计算机集成设计技术进行了初步的探索。分析了集成技术发展的必然性，研究了计算机集成设计技术的现状，结合目前国际上比较通用的集成平台／集成框架软件在国外相关领域的应用情况，对我国的航天器研究设计提出了建议。     

宽带高集成多级射频互连技术

针对微波电路三维集成结构的迫切需求,开展宽带高集成多级射频互连技术研究。主要设计了两种电路结构,多级水平互连电路与多级垂直互连电路。多级水平互连电路中,通过优化同轴-微带线的水平过渡以及倒角过渡方式,得到在DC～30GHz内的仿真结果,回波损耗优于21dB,插入损耗优于0.16dB;多级垂直互连电路中,通过优化BGA板间互连结构,得到在DC～30GHz内的仿真结果,信号的回波损耗优于13dB,插入损耗优于0.57dB。在小型化、高集成的需求下,宽带高集成多级射频互连技术是解决宽带射频信号传输问题的关键技术路径,可以广泛应用在微波电路三维集成结构中,具有重大的应用前景。     

宇航元器件应用验证系统工程研究

在调研国内外宇航元器件应用验证研究及工程实践的基础上,总结了我国宇航元器件应用验证的目标和特点,即以解决元器件宇航应用可用度评价并促进成熟应用为目标,具有多阶段、多领域、多目标、多任务和多参与方等特点。分析了应用验证的复杂性、层次性、整体性、环境适应性等复杂系统特性;在论证系统工程理论和方法指导宇航元器件应用验证研究适用性的基础上,建立了系统工程视角下的我国宇航元器件应用验证技术框架体系,凝练出一套集成的应用验证成果体系。应用验证工程实践表明,应用验证研究成果具备有效性和科学性,但仍需不断丰富和完善。     

宇航微波开关研究现状及发展趋势

宇航微波开关大量应用于各类通信卫星中，是卫星有效载荷的基本组成单机之一，其主要功能是备份高失效率的微波通道单机，或作为路由器实现微波通道信号切换。国内外多家宇航公司对微波开关开展了多年的研究。在设计方面，微波开关涉及的学科领域包括高频电磁学、低频电磁学、力学和热学；在生产工艺方面，微波开关涉及高精密机械加工、热处理、表面处理以及精密装配，这是一种多学科交叉的空间高精密电子产品。主要对宇航微波开关国内外的研究现状、典型产品、技术方案和产品性能等方面进行了重点介绍，同时对微波开关中的关键技术进行了仿真分析，最后总结与分析了微波开关的发展趋势。