微波光子学的简介-2011.pptVIP

计算机科学与工程学院 微波光子学简介 内 容 微波光子学的原理和技术特点 应用 总结 一、微波光子学系统的基本结构 一、微波光子学的技术特点 瞬时带宽大 微波电路： 载频~GHz， 带宽200MHz。 光子学系统：载频200THz，带宽400GHz。 传输损耗低（0.2dB/km） 实现长腔、低损耗的高Q值谐振腔 用于高性能滤波器、振荡器。 射频和微波信号的远程传输 用于远置天线和多基地雷达。 稳定度高 抗电磁干扰 集成度高、体积小 微波传输损耗 二、应用 远置天线：移动通信和军事 多基地雷达 超宽带相控阵天线 高杂波抑制能力的接收机 电子战 精确时钟 微波功能器件、 1、远置天线 特点： 数据与控制中心与天线分开。 优点： 天线成本降低，可靠性提高 降低军用天线的热辐射，降低被发现的概率。 避免控制中心被攻击。 用途： （1）移动通信的天线系统。 （2）雷达 美国AN/SPQ-9B ADM雷达，1998年。 X波段，带宽1.3MHz，信噪比大于75dB。 2、多基地雷达 特点 提高对隐身目标的截获概率。 微波光子学的角色 在子站与控制中心之间传输控制和数据信号，保密性好。 通过光纤双向传输实现时钟与本振同步，比无线方式的可靠性高。 3. 超宽带相控阵天线 电控相控阵天线的本质缺点：斜视现象 电移相器的相移随频率而变。 波束方位角随频率而变化。 技术困难：无法实现宽带相控阵天线 宽带雷达的脉冲窄，分辨率高，频谱宽。 脉冲内的频率成分多，波束不能始终对准目标。 光控相控阵天线的优点：无斜视现象 可实现高分辨率的超宽带雷达。 例：低频超宽带合成孔径雷达 脉冲宽度：1ns 带宽：20MHz~1.5GHz 特点：穿透力强、分辨率高 应用：机载短程雷达 侦察树林里的移动目标。 探测非金属伪装下的目标。 探测埋入地表的地雷。 探测掠海导弹 4、高杂波抑制能力的接收机 传统雷达的超外差接收机 杂波与信号混合，一起下变频、模数转换， 动态范围要求高，对目标信号的截获能力弱。 微波光子学接收机 杂波刚下天线就被滤除，与目标信号分离， 动态范围要求降低，对目标信号的截获能力强。 5、电子战：拖曳雷达诱饵 5、电子战 大瞬时带宽的信道化接收机 系统总瞬时带宽大于6GHz。 信道隔离度大于40dB。 单机信道数量大于10，可达64以上。 集成度高、体积小。 6.高稳定时钟 7、微波功能器件 低相位噪声微波和毫米波振荡器 相位噪声低于电子式合成信号源20dB。 高Q值滤波器 X波段滤波器的3db带宽小于20MHz，插损5dB。 是腔体滤波器和共面波导滤波器无法实现的。 集成光延迟线和微波存储（俗称光冻结） 单器件的延迟时间大于100ps。 光采样 直接对微波信号进行模数转换，比电子式模数转换器多10个有效位，动态范围约增大10dB。 总结 微波光子学的优点是传统电子器件无法实现的，能够带来系统性能的显著提升。 微波光子学在移动通信系统中广泛用于天线信号的传输。 在军用雷达和信号处理方面有很广阔的应用，是下一代雷达和电子战的主要发展方向。 在高速数模转换和高性能本振和滤波器等功能器件方面具有很好的应用前景。 * * 杨春 东南大学太赫兹研究所 微波电路系统的一般结构 飞机拖曳雷达诱饵 （英国GEC-Marconi公司） 1999年 用于欺骗来袭导弹