基于微波光子技术的啁啾信号产生与传输性能研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wx1980_2009
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在现代雷达系统中,线性啁啾信号以其强大的脉冲压缩能力而广受青睐。但目前啁啾信号一般基于电子学方法生成,其中心频率和带宽受到限制。与电子学方法相比,基于微波光子学技术产生的啁啾信号具有高载频、大带宽、可调谐范围大等优势,可以更好的满足现代雷达的要求。因此基于微波光子学技术,本文提出了基于双偏振马赫曾德尔调制器(DPol-MZM)、基于级联偏振调制器(PolM)以及基于PolM与相位调制器(PM)并联结构产生双啁啾信号,具体方案如下:1.提出了一种基于DPol-MZM生成两倍频双啁啾微波信号的新方案,并详细分析了光纤色散在传输过程中的影响。在该方案中,入射光波在DPol-MZM中分成两束,其中一束光波通过由射频信号驱动的、处于最大偏置点的sub-MZM1调制,产生0阶、±2阶边带,另一束光波通过由单啁啾信号驱动的sub-MZM2进行单边带调制。通过调节偏振合束器(PBC)与偏振片(Pol)主轴之间的角度,用来消除载波边带。最后在光电探测器(Photoelectric Detector,PD)中拍频产生二倍频双啁啾信号,所生成的双啁啾信号不仅具有较高的中心频率和良好的脉冲压缩能力,而且可以有效避免在光纤传输中由色散引起的功率衰落。根据仿真结果表明在经过30km光纤传输后,产生了中心频率为20GHz、带宽为4GHz、脉冲压缩比(PCR)为341的双啁啾信号,并且相比于背靠背传输情况频谱功率仅衰减了 12dB。2.提出了一种基于级联PolM产生大时间带宽积的多频段-双啁啾信号方案。在该方案中,射频信号通过PolM1对光波进行调制,产生四线光频率梳(OFC),然后通过PolM2被抛物线信号进行相位调制以引入抛物线相位差。在平衡光电探测器(Balanced photodetector,BPD)中进行外差拍频产生三频段-双啁啾信号。并将抛物线信号进行分段和相位编码,分别增加双啁啾信号的带宽和持续时间,提高了双啁啾信号的时间带宽积。仿真表明,生成的三频段-双啁啾信号的中心频率-带宽分别为 10GHz-3.2GHz、20GHz-3.2GHz 和 30GHz-3.2GHz,覆盖X,K和Ka频段,且生成波形的TBWP约为5133;同时,自相关函数具有较高的峰值旁瓣比(PSLR)和良好的脉冲压缩能力。所产生的大TBWP多频-双啁啾信号有望用于改善雷达的距离分辨率和探测范围。3.提出了一种基于PolM与PM并联结构产生多频段-双啁啾信号的新方案。在该方案中,上支路光波由射频信号分别驱动PolM1和PolM2进行调制,通过Pol将经过PolM产生的正交偏振光投影到同一线偏振态上,并调节PolM的调制指数产生12齿光频梳;下支路光波经PM被抛物线信号S(t)相位调制;并通过PBC对上下支路光波偏振正交合路,然后将偏振复用光波经PBS进行等幅反相重组,经过BPD外差拍频后,可直接得到高载频、大带宽、脉冲压缩能力强的多频段-双啁啾信号,无需使用电滤波器。该方案结构新颖,原理简单且可调谐。在仿真中,生成的多频段-双啁啾信号的中心频率-带宽分别为 10GHz-4.8GHz、30GHz-4.8GHz、50GHz-4.8GHz、70GHz-4.8GHz、90GHz-4.8GHz 和 100GHz-4.8GHz,PSLR 为 13.9dB,PCR为512,可同时覆盖雷达的X-V波段(6个波段)。
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