光子微波信号频谱分析技术研究

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1、浙江大学硕士学位论文摘要摘要光子微波信号频谱分析技术作为微波光子学中一个菲常重要和有前景的研究分支，因为其具有的质量轻，带宽大，损耗低和抗电子干扰等优点而在国防军事领域得到广泛的运用，近年来逐渐成为了当今学术界的研究热点和发展方向。本论文从光子微波信号频谱分析的基本链路出发，根据其现实需求和发展趋势，提出了两种新型的光子微波信号频谱分析的技术方案。基于相位调制到强度调制转换的光子瞬时微波信号频谱分析系统分别利用了色散介质和鉴频器作为两条独立的路径将相位调制信号转化为强度调制信号，经光电探测器检测到的两路微波功率的比值

2、可被用来估计输入的微波频率。仅使用一个激光光源和无偏置的相位调制器提高了系统的稳定性。通过仿真模拟和实验验证了方案的有效性和可行性，并对误差产生的原因以及系统的动态范围等进行了理论分析和数值计算。基于傅里叶余弦变换的光子微波信号频谱分析系统的原理为将相位调制信号经色散介质后的功率传输函数与输入微波信号的功率谱进行积分而形成的微波功率与二阶色散值之间的函数采用傅里叶余弦变换以及变量代换，从而获得接收到的微波信号的频谱信息，其关键特点在于能够同时分析含有多个频率成分的微波信号。通过仿真模拟证实了方案的正确性和可行性，并对

3、系统的灵敏度，频谱分辨率和有效测量带宽进行了量化讨论分析。关键词光子微波信号频谱分析；相位调制；色散介质；鉴频器；傅里叶余弦变换Ⅲ浙江大学硕士学位论文AbstractAsanimportantandenablingtechnologyinmicrowavephotonics，photonictechniqueformicrowavespectralanalysishasbeenwidelyusedinnationaldefensesystemsandattractedmoreandmoreinterestinthep

4、astfewyearsowingtOtheadvantagesoflowweight，widebandwidth，lowlossandimmunitytOelectromagneticinterference．Inthisthesis，accordingtothepracticaldemandanddevelopmenttendency,weproposetwonovelapproachestoimplementphotonicmicrowavespectrumanalysisbasedonthebasiclink．

5、Aphotonicapproachforinstantaneousspectrumanalysisofmicrowavesignalbasedonphasemodulationtointensitymodulationisdemonstrated，inwhichthephase··modulatedopticalsignalisconvenedtointensity-·modulatedsignalsintWOindependentpathsbyusingadispersivemediumandafrequencyd

6、iscriminator,respectively．ThentheratioofmicrowavepowerdetectedbyphotodiodesCallbeutilizedtodeterminethemicrowavefrequency．Thestabilityofthesystemisimprovedduetotheuseofonlyonelasersourceandthebias—freephasemodulatorSimulationsandexperimentsareperformedtoverifyt

7、heeffectivenessandfeasibilityofthesystem．Theerrorandthedynamicrangeoftheschemearealsoanalyzedintermsoftheoryandnumericalsimulations．AphotonicsystemformicrowavespectralanalysisbasedonFouriercosinetransformispresented．Thespectralinformationisobtainedbyprocessinga

8、microwavepowerversussecond-orderdispersionfunctionwiththemathematicaltreatmentsofFouriercosinetransformandvariablereplacement．Thefunctionistheproductofthepowerspectrumofthes