基于光频梳与光学傅里叶变换的高频电磁波频率检测

发布时间：2019-11-21 02:47

【摘要】：高频电磁波频率测量及分析在军用、民用领域有着重要的战略地位和重大需求,并随着跳频通信、电子对抗中工作频率和跳频速率的不断攀升面临着前所未有的挑战。因为光子技术天然的具有速度快、带宽大的优势,光子微波测频技术应运而生,并且快速发展,因而近年来国内外研究机构报道了不少研究成果和技术方案。本文以高频电磁波(1-100GHz)的快速频率测量为主要研究方向,首次采用基于光纤色散的光学傅里叶变换频谱分析与光学频率梳相结合的方法,设计出测频方案,该方案主要利用光学傅里叶变换频谱分析功能和光频梳的频率尺度功能,在光学傅里叶变换计算出频率的基础上用光频梳进一步修正测量频率。通过仿真软件对本设计进行了仿真验证,并对测频精度的影响因素进行了分析。具体做了如下工作:对高频电磁波实时测频的需求进行了分析,明确了研究工作的目的和意义。对测频方案的两方面基础理论支撑进行了方案介绍和数学分析。一方面对典型的光学频率梳产生方案进行了详细的介绍,并对其原理进行了数学分析;另一方面对光学傅里叶变换测频技术进行了纵向介绍,介绍了光学傅里叶变换的产生方案,从理论上对光学傅里叶变换频谱分析和频率测量进行了详细分析,并对其关键部分时间透镜进行了详尽的原理介绍和理论分析,最后对光学傅里叶变换测频进行了实验验证。使用OptiSystem软件对本设计进行了仿真验证,用数据证明该方案达到了对高频电磁波实时测频的目的,并且相较于光学傅里叶变换测频该方案的测频精度有了质的提升,分析了高阶色散对测频精度的影响,并且给出了相应的解决策略。综上所述,本文从光学频率梳和基于时间透镜的光学傅里叶变换入手,设计了新的测频方案。通过仿真对设计进行了验证,结果证明本设计能够完成对1-100GHz电磁波的实时频率测量,且有很高的精度,同时分析了影响测频精度的因素,并提出了相应的解决办法。
【图文】：

频谱,微波频率,测量方案,测频

、经成为研发的热点，并且在微波滤波器、微波信号发生器、微冲的生成和传输、宽带无线电通信、高速模数转换、波束成行波接收与频率测量等领域，微波光子方案的研发更是炙手可热。子技术瞬时带宽不足的光子型微波测频技术更是发挥出光子技宄成果颇丰，，一系列光子型微波测频创新方案见诸国内研究机构波测频技术的发展。逡逑子型微波频率测量方案介绍逡逑光器件测量微波频率的方法比较多，精度和针对性各不相同，况来看，光子型微波测频方案大致可以划分为５类［２］：扫描型测型（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ邋Ｍａｐｐｉｎｇ，ＦＡＭ邋）测频、频率空ｎｃｙ－Ｓｐａｃｅ邋Ｍａｐｐｉｎｇ，ＦＳＭ）测频、频率时延映射型（Ｆｒｅｑｕｅｎ，ＦＤＭ）测频和光子压缩采样频谱感知技术，类型划分如图Ｉ－１

光纤光栅,信道,方案,测频方案

而后各国研宄人员先后利用不同类别的色散介质以及不同类型的调制器来设逡逑计和验证新型测频方案，分别实现了可调谐测频、宽带测频以及高测频分辨率测逡逑频等［９］。该光子型微波测频方案结构如图１－２所示。逡逑射频信号逦／Ｉ逦逦逡逑Ｔ逦／邋ｒ＾Ｕ．检波逡逑电光逦色散逦分逦逦逡逑调制器逦介质逦复逦￣＾逡逑ＰＤ邋ｈ］放大器逡逑激光源１逦激光源２逡逑图１－２懫用两信道光纤光栅的方案逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｃｈｅｍｅ邋ｏｆ邋ｕｓｉｎｇ邋ｔｗｏ－ｃｈａｎｎｅｌ邋ｆｉｂｅｒ邋ｇｒａｔｉｎｇ逡逑其中文献［８］采用电光调制器进行双边带调制，啁啾光纤光栅作为色散媒介，逡逑双边带调制的上下边带以不同的群速度在色散介质中传播，这就相当于啁嗽光纤逡逑５逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM935.1

【参考文献】