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微波光子信道化技术由于其大带宽的信号处理能力,在雷达、电子战、卫星等领域具有重要的应用前景,受到了广泛而深入的研究。基于相干双光频梳的微波光子信道化充分利用了光子技术的并行和宽带优势,但现有方案的输出信道数和光频梳梳齿数相同,使得输出信道数受限。本文针对这一关键挑战,主要开展了以下三个方面的研究工作:
1. 建立了基于微波光子双输出镜频抑制混频的信道化解析模型,阐明双输出镜频抑制混频将输出信道数提升至光频梳梳齿数2倍的机理;针对微波光子双输出镜频抑制混频的关键功能模块构建了数字仿真模型,对90°光混波器、90°电桥等器件参数对镜频抑制比、输出频谱形状等关键性能的影响进行了理论分析和仿真验证。
2. 提出并研究了基于偏分复用和双输出镜频抑制混频的微波光子信道化方案:通过引入光本振的偏振正交特性以及双输出镜频抑制混频结构,将输出信道数目提升至光频梳梳齿数的 4倍。理论推导和仿真分析了采用光本振的偏振正交特性提高输出信道数的机理。搭建了实验验证系统,基于1根光载波和1对偏振正交的光本振,实现了4信道的信道化接收,输入信号的中心频率为10 GHz、带宽为4.8 GHz,信道串扰抑制比高于23 dB。
3. 提出并研究了基于双边带调制和双偏振光本振的微波光子信道化方案:通过对信号光频梳的双边带调制,同时利用两侧边带信息,结合光本振对的偏振正交特性,将输出信道数目提升至光频梳梳齿数目的8倍。理论推导和仿真分析了引入双边带调制和偏振正交光本振对,提升输出信道数目的机理。搭建了实验验证系统,使用1根信号光载波和1根本振光载波,实现了对中心频率14 GHz,带宽9.6 GHz射频信号的8信道输出,以及中心频率分别为24.8和30.8 GHz,带宽2.4 GHz的射频信号的信道化,信道串扰抑制比高于21 dB。
1. 建立了基于微波光子双输出镜频抑制混频的信道化解析模型,阐明双输出镜频抑制混频将输出信道数提升至光频梳梳齿数2倍的机理;针对微波光子双输出镜频抑制混频的关键功能模块构建了数字仿真模型,对90°光混波器、90°电桥等器件参数对镜频抑制比、输出频谱形状等关键性能的影响进行了理论分析和仿真验证。
2. 提出并研究了基于偏分复用和双输出镜频抑制混频的微波光子信道化方案:通过引入光本振的偏振正交特性以及双输出镜频抑制混频结构,将输出信道数目提升至光频梳梳齿数的 4倍。理论推导和仿真分析了采用光本振的偏振正交特性提高输出信道数的机理。搭建了实验验证系统,基于1根光载波和1对偏振正交的光本振,实现了4信道的信道化接收,输入信号的中心频率为10 GHz、带宽为4.8 GHz,信道串扰抑制比高于23 dB。
3. 提出并研究了基于双边带调制和双偏振光本振的微波光子信道化方案:通过对信号光频梳的双边带调制,同时利用两侧边带信息,结合光本振对的偏振正交特性,将输出信道数目提升至光频梳梳齿数目的8倍。理论推导和仿真分析了引入双边带调制和偏振正交光本振对,提升输出信道数目的机理。搭建了实验验证系统,使用1根信号光载波和1根本振光载波,实现了对中心频率14 GHz,带宽9.6 GHz射频信号的8信道输出,以及中心频率分别为24.8和30.8 GHz,带宽2.4 GHz的射频信号的信道化,信道串扰抑制比高于21 dB。