微波光子相位编码信号生成及多普勒频移测量技术研究

摘要

相位编码微波信号生成及多普勒频移测量是现代雷达系统必不可少的关键技术。近年来，随着无线电频段的逐渐升高，雷达系统正朝着超宽带可重构、多功能一体化的方向发展。传统电子技术在微波信号产生和频率测量方面面临带宽有限、频率可调谐性差、电磁干扰严重等电子瓶颈，无法满足未来雷达系统的发展需求。微波光子相位编码技术具有载频高、可调谐范围大、时宽带宽积大等优点；光子学多普勒频移测量技术可测载频范围大、测量误差小。两者都能有效抵抗电磁干扰，因此得到了广泛深入的研究。然而现有的微波光子相位编码技术倍频因子低、对本振要求高；微波光子多普勒频移测量技术系统冗繁，操作困难。针对以上问题，本文就微波光子相位编码信号生成及多普勒频移测量技术展开了理论、仿真和实验研究，具体研究内容如下：
　　1．提出并仿真研究了基于双平行QPSK调制器（DP-QPSK）的相位编码信号生产方案。相对于其他方案，该系统只采用了一个集成外调制器且没有使用任何滤波器，降低了零散器件带来的系统不稳定性，具有较好的载频调谐性。
　　2．提出并实验研究了基于双平行马赫增德尔调制器（DP-MZM）的四倍频相位编码信号生成方案。该方案可以有效地降低系统对本振信号的需求，且能使用任意波形进行编码调制。实验中分别生成了12、24GHz的二、四进制编码信号，并对编码信号进行了脉冲压缩，脉压结果符合理论分析。
　　3．提出并仿真研究了基于锁模激光器（MLL）的任意倍频因子相位编码信号生成方案。该方案进一步降低了本振需求，可以产生更高载频的编码信号。
　　4．提出并实验研究了基于DP-MZM的多普勒频移测量方案。将回波信号利用本振信号下变频，由变频后的低频信号精确测得多普勒频移的大小，并基于上下光边带之间的相位关系确定多普勒频移的方向。该方案测量范围大，结构简单，易于操作。实验中测量了10-39GHz载频范围内的多普勒频移，测量误差小于6?5?10? Hz。

目录

声明

插图索引

表格索引

符号对照表

缩略语对照表

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本论文章节安排及主要创新点

第二章 基本理论

2.1光学外调制相关理论

2.2锁模激光器理论

2.3脉冲压缩信号基本理论

第三章 微波光子相位编码信号生成方案研究

3.1基于DP-QPSK调制器的相位编码信号生成方案研究

3.2基于DP-MZM的四倍频任意进制相位编码信号生成方案研究

3.3基于锁模激光器的任意倍频因子相位编码信号生成方案研究

3.4本章小结

第四章 基于DP-MZM的多普勒频移测量方案研究

4.1基本结构和工作原理

4.2实验结果

4.3分析和讨论

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文工作总结

5.2本论文不足及未来工作展望

参考文献

致谢

作者简介