基于带宽放大的实时傅里叶变换技术研究

发布时间：2021-10-10 03:00

　　频谱分析是当今众多领域的一个基本工具,包括无线通信,雷达,电子对抗等等。例如,在无线通信领域,随着通信制式的不断发展、各个波段的持续开发,空间中所包含的频谱越来越密集,资源的合理利用将越来越迫切。因而,宽带、实时的频谱分析是无线资源合理应用的重要前提。微波光子是近几十年来国内外纷纷开展的一个研究领域,期望将射频信号（RF）承载到光频上,利用宽带低损的光子器件实现高性能的射频信号处理。实时傅里叶变换（RTFT）,也被称为频域—时域映射技术（FTM）,是一种非常有效的获取宽带射频频谱的方法,它成功解决了普通数字信号处理器件对信号带宽的限制。此方案的缺点是,为了实现足够的频谱分辨率（即可同时分析的射频信号时长）,所需要的色散太大,以至于在光上也无法实际实现、或者需要的延时太长。本论文主要研究内容为实时傅里叶变换系统的性能优化,主要工作如下:一、介绍了实时傅里叶变换技术基本原理,由时空对应原理可知,类比于空间中的夫琅禾费衍射现象,通过在频域上对光信号进行二次相位调制,可以在输出端时域得到输入信号的频谱信息,从而实现实时傅里叶变换。在此基础上,介绍了两种实时傅里叶变换方案:基于色散的实时傅里叶变... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－３．基于相位调制的微波频率测量系统［１９］??［２（）］

上式说明观察面上的夫琅禾费衍射为输入场复振幅分布的傅里叶变换??Ｆ｛Ｅ（＾７７）｝与复因子Ｃ的乘积。当我们只关注衍射场的光强时，Ｃ不起作用，因??此我们可以通过夫琅禾费衍射场的光强来得到输入场的傅里叶变换，如图２－ｌ（ａ）??所示。??根据时空对应原理，空间中的衍射对应于光纤中的二阶色散。类比于空间??中的夫琅禾费衍射，当输入光脉冲经过一段色散介质后，只要满足时域上的夫??琅禾费近似条件，我们可以在输出端时域获得输入光脉冲的频谱，从而实现傅??里叶变换，如图２－１（ｂ）所示。??（ａ）?＼??＾?？?ｆａｒ－ｆｉｅｌｄ?ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ??备?一一一?ｙ?（Ｆｏｕｒｉｅｒ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）???：＞＞?ＡＡｒ???／Ｋ＼?ｆａｒ－ｆｉｅｌｄ?ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ??、、?，Ｘ？．，?（Ｆｏｕｒｉｅｒ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）??？丨丨令?＊?、??Ｊｌ?ｔ?，?＼?ｔ；??＊＊??｜?ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ?????ｌ?吵＞?Ｖ２Ｊ?＾Ａｙｖ＾ｉ??图２－１．?（ａ）夫琅禾费衍射（ｂ）基于色散的实时傅里叶变换系统［３１］??此外，在空间成像理论中，我们利用透镜将位于远场的衍射图样成像到透镜??的像方焦平面处

??色散介质来实现时域的傅里叶变换，如图２－２（ｂ）所示。在此系统中，使窄带光??脉冲经过一定长度的色散介质，然后进入时间透镜进行二次时域相位调制（对??应于空间成像中的透镜），最后经过一定长度的输出色散介质。当输入光脉冲包??含多个离散频点时，每个频率会在时域被映射为不同延时的脉冲，从而得到傅??里叶变换，此即为基于时间透镜的实时傅里叶变换系统。??Ｈｉ?Ｉ卜??Ｉ??：，?／?，，?＜??（ｂ）：⑴?＿Ａ１＿?ｔ?；?＿?广ｅｉｅ＇?＿?：，ｗ（ｔ，ｊＡｌ?ｔ?；??１?—■?〇２?—?Ｄｆ－?〇２?＂＂＂?＾２?一?：??Ｉ?ｉｉ?；?顯１?…??、一一一霉—着、＿＿＿＿＿＿＿＿＿一??图２－２．?（ａ）基于透镜的空间成像（ｂ）基于时间透镜的实时傅里叶变换系统１３１１??２．２实时傅里叶变换系统实现方案??２．２．１基于色散的实时傅里叶变换系统简介??在不考虑三阶及以上色散及非线性的条件下，光纤给光信号带来一个频域??的二次相位调制


本文编号：3427516