高性能的微波光子滤波器的研究

发布时间：2020-04-07 15:45

【摘要】：我们的社会在逐步发展,高新技术产业也越来越进步,为了提高通信的速度与准确度,很多学者们都想到了把无线接入网络与光通信结合在一起。为实现这个想法,学者们开辟了一个新兴的、把微波和光学结合在一起的、交叉互补的学科,那就是微波光子学(Microwave Photonics,MWP)。该领域主要是研究如何把光子知识利用到微波信号上来,进而进行产生、处理和传输。以此作为基础,衍生出来的微波光子滤波器(Microwave Photonic Filters,MPF),具有很多传统方法中的电域滤波器所不具备的优势,例如可以克服电子瓶颈的限制、瞬时带宽大、带宽可调谐可重构、损耗低、占用空间很小、抗电磁干扰能力强等等。微波光子滤波器可以使用在光载无线电传输系统(Radio-over-Fiber,RoF)、光控相控阵雷达和电子对抗等非常广泛的领域。微波光子滤波器作为通信链路中非常重要的模块,质量的好坏会对整个通信系统的性能造成直接的影响。本文主要研究基于受激布里渊散射效应(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)的不同种类的单通带微波光子滤波器、宽频率可调谐微波光子滤波器和通带可重构的微波光子陷波滤波器。本文介绍了微波光子学和微波光子滤波器的基本理论、国内外研究进展和应用,以及受激布里渊散射发生的过程,也介绍了布里渊增益谱损耗谱、耦合方程、阈值等,搭建实际链路系统测试了布里渊频移。利用增益谱和损耗谱的抵消,增加滤波器的频率可调谐范围。布里渊的增益谱和损耗谱的峰值中心频率如果相同,那么它们二者就可以相互抵消,这样如果引入多个泵浦光信号,让相邻的泵浦光与泵浦光之间的频率间隔设为2v_B(v_B为布里渊频移),这样高频区的泵浦光产生的增益谱与低频区泵浦光的损耗谱就会抵消,就使滤波器的可调谐中心频率的范围为2Nv_B(N是泵浦光的个数)。利用相位调制、强度调制、受激布里渊散射效应构建了单通带微波光子滤波器系统,进行了理论分析、数值仿真与实验验证,探究了3dB带宽和带外抑制比随着泵浦功率的变化情况,对比了激光源直接作为泵浦信号和调制信号作为泵浦信号的滤波器这两种系统的稳定性。普通滤波器的频率调谐范围约为0.5GHz-18.3GHz,3dB带宽为23MHz,带外抑制比为30dB;宽调谐滤波器的频率调谐范围约为0.9 GHz-31.3GHz,3dB带宽为26MHz,带外抑制比为26dB。本文设计了一种与之前通带滤波器频率响应相反的陷波滤波器,通过改变泵浦信号的个数和频率,实现陷波个数、陷波频率和陷波谱型的重构。有三种情况:当第一微波信号源的输入频率为2v_B时,系统会输出单个陷波,且中心频率可调谐范围取决于泵浦信号的数量;当频率大于2v_B时,滤波器可以产生多个陷波,且泵浦信号个数不同,陷波个数不同;当频率在0到v_B之间时,多个泵浦信号产生的增益谱相互叠加,会产生一个带宽被展宽的陷波。
【图文】：

图 1.1 传统微波滤波器用来接收从外部获得的微波信号，然后输入至微波电路中进行输出。从图中可以看出，传统电域滤波器受制于电子瓶颈，易损耗大，系统不稳定，而且灵活度不够。而微波光子滤波的系线仍然是接收外来的微波信号输入到调制器中，把微波信号加

从图中可以看出，传统电域滤波器受制于电子瓶颈，易受电系统损耗大，系统不稳定，而且灵活度不够。而微波光子滤波的系统如，天线仍然是接收外来的微波信号输入到调制器中，把微波信号加载到，在光信号处理器中进行传输和处理，通过光电探测器的光电转换之原来的微波信号再输出[10]。虽然结构变得更复杂一些，使用的光器件种，但系统损耗低、带宽大且可调谐可重构、抗电磁干扰能力强，性能更所以，研究微波光子学，对科学的进步，人类的发展，，通信的便捷准至关重要的意义。研究人员主要把该学科用在以下几个方面：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN713

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 练平;吴立丰;丁建峰;;一种微波光子滤波器的设计[J];电子信息对抗技术;2017年04期

2 祁春慧;裴丽;郭兰;吴树强;赵瑞峰;;光纤光栅在微波光子滤波器中的应用[J];光纤与电缆及其应用技术;2009年02期

3 丁蔚然;胡祺琦;冯晓祯;顾嘉晨;徐恩明;;基于宽带光源的可重构微波光子滤波器[J];光通信技术;2017年10期

4 范文文;忻向军;张琦;;微波光子滤波器的结构原理和设计方法[J];新型工业化;2011年07期

5 谢鸿志;杨鹏毅;;太赫兹光子滤波器技术的研究[J];中国电子科学研究院学报;2014年02期

6 张娜;;碘分子滤波器温度对风速测量精度的影响[J];科学技术与工程;2012年14期

7 丁小玉;张宝富;谢畅;;光纤光栅技术与应用专题讲座(四) 第7讲 微波光子滤波器在复杂电磁环境下的应用[J];军事通信技术;2009年02期

8 付君;;电力电子滤波器的硬件设计与控制方法研究[J];中国新技术新产品;2018年19期

9 贺超;廖同庆;吴f;魏小龙;;可调谐窄带宽的负系数微波光子滤波器[J];红外与激光工程;2017年09期

10 祁春慧;裴丽;郭兰;吴树强;赵瑞峰;;微波光子滤波器[J];北京交通大学学报;2009年03期

相关会议论文 前8条

1 李涛;王宇焯;王旭东;冯新焕;;基于布里渊散射的可切换微波光子滤波器[A];国防光电子论坛微波光子学技术及应用研讨会论文集[C];2015年

2 黄宁博;孙亨利;张安旭;吕强;;微波光子滤波器在通信信号处理中的应用[A];第十二届卫星通信学术年会论文集[C];2016年

3 陈碧娟;王旭东;冯新焕;;有限冲击响应微波光子滤波器中的群延时设计[A];国防光电子论坛微波光子学技术及应用研讨会论文集[C];2015年

4 吴浩瀚;蒋刚;;基于量子滤波器的电能数据检测与分析[A];2016电力行业信息化年会论文集[C];2016年

5 张洪军;何春生;赵晓东;陶晓磊;彭海波;;多普勒全场测速系统实现[A];中国仪器仪表学会第十二届青年学术会议论文集[C];2010年

6 雷堰龙;王跃钢;柏秀亮;蔚跃;陈苏邑;;多辅助信息下动基座初始对准方法研究[A];惯性技术发展动态发展方向研讨会文集——新世纪惯性技术在国民经济中的应用[C];2012年

7 张凌峰;;等离子技术在宽带无线通信中的应用前景[A];2008年中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会论文集[C];2008年

8 郑尧邦;陈力;苏铁;鲍伟义;;滤波瑞利散射测温技术研究[A];中国空气动力学会测控技术专委会第六届四次学术交流会论文集[C];2013年

相关重要报纸文章 前1条

1 山西阳泉市交通职业学校 闫恺福;直流电源滤波电路及电子滤波器原理分析[N];电子报;2007年

相关博士学位论文 前7条

1 张琪;可调谐可重构微波光子滤波器的研究[D];吉林大学;2018年

2 欧海燕;微波光子滤波器及其在微波信号产生和Radio-over-Fiber系统中的应用[D];浙江大学;2009年

3 祁春慧;基于光纤光栅的微波光子滤波器及发生器研究[D];北京交通大学;2012年

4 王翌;可调谐微波光子滤波器的研究[D];浙江大学;2014年

5 朱坤;射频微波信号在光纤中传输及处理技术的相关研究[D];浙江大学;2012年

6 于源;全光微波信号处理技术的研究[D];华中科技大学;2013年

7 付宏燕;基于光纤器件的微波信号产生、滤波技术及其应用[D];浙江大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 姜凌珂;高性能的微波光子滤波器的研究[D];吉林大学;2018年

2 顾军;基于相位调制的可切换微波光子滤波器的研究[D];重庆理工大学;2018年

3 许东;基于相位调制的可调谐微波光子滤波器研究[D];天津理工大学;2017年

4 王顺锋;电力电子滤波器关键技术研究[D];东华大学;2015年

5 杨刚;电力电子滤波器的硬件设计与控制方法研究[D];东华大学;2013年

6 卢金跃;微波光子滤波器的理论和实验研究[D];浙江大学;2006年

7 叶超;电力电子滤波器的控制系统和软件设计[D];东华大学;2013年

8 安丽婧;基于光纤光栅的微波光子滤波器品质因数研究[D];北京交通大学;2010年

9 张梅;可重构微波光子滤波器[D];电子科技大学;2011年

10 朱申;非相干带通微波光子滤波器的研究[D];电子科技大学;2017年

本文编号：2618090