基于新型光子器件的微波光子相移技术的研究

论文摘要

作为光域微波信号的相位处理的关键器件,微波光子移相器（Microwave Photonic Phase Shifter:MWPPS）的研究受到了各国研究机构日益的重视。微波光子移相器主要应用于光控相控阵雷达系统,为各个天线阵列单元提供相位补偿,形成波束网络,实现对预定方位的扫描,它在军事,卫星通信,移动通信,航天航空等领域发挥着越来越重要的作用。本文主要提出了基于新型光子器件的多种微波光子相移技术的方案。本文首先通过矢量和技术的原理,提出了基于矢量和技术的微波光子相移技术方案,通过调节可变分光器的分光比来达到微波移相的目的。并利用MATLAB仿真微波光子移相器对微波信号的振幅和相移响应,通过搭建实验平台,实验验证了基于矢量和技术的微波光子相移技术方案的可行性。本文还介绍了新型光子器件DPMZM的结构和原理。在DPMZM的基础上相应提出了两种不同的方案：1.基于抑制光载波的单边带调制方式（CS-SSB）的微波光子移相器。2.基于FBG调制边带滤波的微波光子移相器。上述两个方案都是基于外差混频技术原理的。论文首先对基于抑制光载波的单边带调制方式的微波光子移相方案进行系统结构介绍和原理分析,并通过实验验证方案的可行性,指出了方案的不足,并提出了改进措施。论文还对基于FBG调制边带滤波的微波光子移相方案进行系统结构介绍和原理分析,通过实验论证方案的可行性。实验结果证明基于FBG调制边带滤波的微波光子相移技术方案是个可行性和实用性都很好的方案,能够实现微波移相系统带宽大,移相范围大（360°）,微波功率稳定等要求。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 相位阵雷达
• 1.1.1 相控阵技术原理
• 1.1.2 移相器的工作原理
• 1.2 光控相控阵技术
• 1.3 微波光子移相器的研究进展
• 1.3.1 基于光学真延时的微波光子移相器
• 1.3.2 基于外差混频的微波光子移相器
• 1.3.3 基于矢量和技术的微波光子移相器
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第二章 基于矢量和技术的微波光子移相器
• 2.1 基于矢量和技术的微波光子移相器的关键光子器件
• 2.1.1 马赫增德尔调制器
• 2.1.2 可变分光器
• 2.1.3 高速光衰减器
• 2.2 矢量和技术的原理
• 2.3 基于矢量和技术的微波光子移相原理框图
• 2.4 实验系统结构框图
• 2.5 基于矢量和技术的微波光子移相器系统仿真图
• 2.5.1 微波信号的振幅响应
• 2.5.2 微波信号的相移响应
• 2.5.3 单频点微波信号的振幅和相移响应
• 2.6 基于矢量和技术的微波光子移相器的实验结果
• 2.6.1 实验测试下微波信号的振幅响应
• 2.6.2 实验测试下微波信号的相移响应
• 2.6.3 实验测试下的单频点微波信号的振幅和相移响应
• 2.7 本章小结
• 第三章 基于抑制光载波的单边带调制方式的微波光子移相器
• 3.1 双通道串行马赫增德尔调制器
• 3.2 系统结构和原理
• 3.3 系统实验结果
• 3.4 相位噪声影响的分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于FBG调制边带滤波的微波光子移相器
• 4.1 光纤布拉格光栅
• 4.2 系统结构和原理
• 4.3 FBG滤波器的影响
• 4.4 系统实验结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 作者攻读硕士学位期间的科研成果