微波光子学的简介.ppt

1,微波光子学简介,杨春 东南大学太赫兹研究所,2,内 容,微波光子学的原理和技术特点 应用 总结,3,一、微波光子学系统的基本结构,微波电路系统的一般结构,4,一、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,5,微波传输损耗,6,二、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、,7,1、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。,8,2、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。,9,3. 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。,10,例：低频超宽带合成孔径雷达,脉冲宽度：1ns 带宽：20MHz1.5GHz 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,11,4、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。,12,5、电子战：拖曳雷达诱饵,飞机拖曳雷达诱饵 （英国GEC-Marconi公司） 1999年,用于欺骗来袭导弹,13,5、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。,14,6.高稳定时钟,15,7、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。,16,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