【摘 要】
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随着高速无线通信系统、物联网和新一代雷达的快速演进以及实时业务需求量的不断提升带来的数据量爆发式增长,信号的频率在几兆赫兹到百吉赫兹都有分布。这对于接收机的瞬时性和频率覆盖范围提出了更高的要求。传统的纯电学方法受制于其低带宽和昂贵且复杂的系统难以应对瞬时的大带宽信号。近年来由于光子技术在其带宽、传输损耗和抗电磁干扰等方面的显著优势,基于光子学的宽带信号处理技术得到了广泛关注和研究。本文首先概述了微
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随着高速无线通信系统、物联网和新一代雷达的快速演进以及实时业务需求量的不断提升带来的数据量爆发式增长,信号的频率在几兆赫兹到百吉赫兹都有分布。这对于接收机的瞬时性和频率覆盖范围提出了更高的要求。传统的纯电学方法受制于其低带宽和昂贵且复杂的系统难以应对瞬时的大带宽信号。近年来由于光子技术在其带宽、传输损耗和抗电磁干扰等方面的显著优势,基于光子学的宽带信号处理技术得到了广泛关注和研究。本文首先概述了微波信号接收机的发展历程,然后根据其接收原理将国内外已报道的基于光子学的宽带微波信号接收方案分成了三类并进行了相应的总结。其次,对信道化接收中光频梳的产生和光域信号处理等关键技术做了理论分析与推导,然后给出了两种基于光频梳的信道化接收结构。基于这两种结构,本文在信道化接收机的方案设计和实验验证上做了以下工作:（1）设计并仿真验证了一个基于相干双光频梳的信道化接收机。该接收机前端的核心为两个自由频谱范围不同的信号光梳和本振光梳。这两个光频梳的第一根梳线频率相同,本振光梳在不同信道内有不同的频率偏移,这使本振光梳会处理多播到信号光梳的宽带信号的不同频谱成分。在接收机后端采用镜像抑制下变频的方法来避免带内频谱混叠。仿真实验实现了频率覆盖范围为20 GHz,有5个信道的接收机,信道的瞬时带宽为4 GHz。该接收机对宽带信号的带内镜像抑制比为15 d B;对单音信号的带内镜像抑制比为44 d B。系统的测量误差小于2 MHz,无杂散动态范围为116d B?Hz2/3。（2）设计并实验验证了一个基于光频梳梳齿间隔和幅度包络联合辅助的信道化接收机。实验中,相位调制器产生的五根幅度不均匀的光梳,形成了4个接收带宽为18GHz的信道,则该系统的瞬时频率覆盖范围为72 GHz。该系统对单音信号的测量误差小于2 MHz,系统的无杂散动态范围为92d B?Hz2/3。对于在接收过程中的频率判定模糊的问题,通过适当调整梳齿间隔的方式得以解决。这使该接收机在整个频率覆盖范围内实现了无模糊接收。
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