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。     

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。     

宽光谱可调谐纠缠光子源设计

为研制宽光谱可调谐纠缠光子源，提出利用532nm激光抽运周期极化铌酸锂（PPLN）晶体，辅以晶体周期切换和温度调谐的方法。基于PPLN晶体准相位匹配方式，完成对晶体周期、长度和温控精度等特性参数的理论研究。在此基础上计算得到晶体的周期，信号光相关光子带宽分布以及信号光温控精度曲线。研究表明，在50℃~200℃温控范围内，利用9块晶体可实现676nm~2500nm宽光谱可调谐相关光子输出。研究结果为高通量宽光谱可调谐纠缠光子源的研制奠定了基础。     

谐振式光子晶体光纤陀螺环路建模与仿真

为减小谐振式光子晶体光纤陀螺系统中相对频率噪声对随机游走系数的影响,在反馈回路中引入PI控制器构成新反馈回路。通过建立谐振式光子晶体光纤陀螺环路模型,优化反馈控制模型中PI控制器参数,仿真得到谐振式光子晶体光纤陀螺的闭环带宽可达39.1k Hz,响应时间为1.24×10~(-4)s,超调量控制在8%以内。利用上述结果对谐振式光子晶体光纤陀螺进行检测带宽的优化设计仿真,得到当系统检测带宽小于3Hz时,可控频率噪声功率谱密度小于1.3μW/Hz,对应的随机游走系数(RWC)小于0.001(°)/h~(1/2),满足导航级陀螺系统的精度要求。     

广东读者张菁问：

所有的光都具有波粒二相性吗？那灯泡里面的光子是怎么跑出来的？为什么灯泡的光不热，太阳的光就热呢？     

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。     

反物质光子驱动相对论推进系统

本文叙述了以电子-反电子湮灭产生推力的推进系统,同时介绍了装有这类发动机的飞行器若用于载人发射任务,到火星和木星是如何分别只需3.8天和10.8天的.另外,对反物质发动机相关的技术问题和可能解决的途径进行讨论.本报告全文将这类发动机统称为反物质光子驱动(APD)发动机.     

微观能量分析气动光学效应时变误差的方法

针对高超声速飞行器在大气层内飞行过程中采用自主天文导航时,气动光学效应导致的光学传感器成像畸变严重干扰导航精度的问题,提出一种在微观能量变化机制层面探究气动光学效应时变误差的方法。该方法基于光子传输理论分析光子与湍流分子的相互作用机制,建立光子在高速流场中的传输模型,对光子在湍流传输过程中的能量分布进行统计。通过建立微观光子体系下的气动光学效应评价函数,得到气动光学效应的时变误差描述,统一了微观能量分析与宏观几何光学之间的关系,利用光子微观方法进行数值仿真分析,并将仿真结果与风洞试验结果进行了对比,为高超声速飞行器气动光学效应的研究提供了新的研究思路。     

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。