基于微波光子技术的微波波形产生方案研究

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1、基于微波光子技术的微波波形产生方案研究ResearchesofPhotonicMicrowaveWaveformGenerationBasedonMicrowavePhotonicsTechnologies学科专业：信息与通信工程研究生：张华芳指导教师：于晋龙教授天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十二月摘要当代信息化技术的发展促进了微波通信与光纤通信的迅速发展，两者之间的相互渗透日渐增强。微波光子学的应用研究已经覆盖了很多领域，例如，方波、三角波和锯齿波等微波波形被广泛应用于雷达、测量、仪器

2、技术、医疗影像等方面。从目前典型的几种方案和整体的研究进展中，仍然存在一些研究问题值得我们思考，比如在微波波形产生方案中产生的信号准确性和灵活性不够理想。因此设计良好的微波波形产生方案解决这一关键性问题势在必行。本文着眼于微波光子技术产生微波波形方案的研究，旨在提出并验证新型的微波波形产生方案。首先对目前国内外光子方法产生微波波形的关键技术和使用到的光器件进行了研究分析，在此基础上，提出了基于偏振延时干涉技术产生微波波形的方案以及基于双调制器产生微波波形的方案。在偏振延时干涉产生微波波形的技术方案中

3、，利用5GHz的正弦微波信号对马赫-增德尔调制器(MZM)进行调制，通过控制MZM的调制度，同时调节差分延迟线的延时量实现偏振延时干涉技术，成功实现了同频三角波和方波波形的输出。该方案基于偏振延时干涉技术，减少了光器件的使用数量，具有结构简单、成本相对较低、波形调谐方便的优点。基于双调制器产生微波波形的方案，相对增加了激光器和调制器的使用，但是可产生锯齿波的输出。两种方案都对其微波波形的产生原理进行了理论分析，并通过数值计算得到了最佳调制指数，实验结果与理论分析相符。本文提出的两种微波波形的产生方案

4、实现了高速微波波形的输出，为高频微波信号产生提供了可能的低成本解决方案，具有一定的理论研究价值和应用价值。关键词：微波光子，波形产生，马赫增德尔-调制器，偏振延时干涉，差分延时线IABSTRACTTechniquesforgeneratingmicrowavewaveformsuchassquare,trianglewaveformareimportantforapplicationsinradar,measurement,instrumenttechnology,medicalimagingetc

5、.Usually,highqualitymicrowavewaveformispreferredasitlargelydeterminestheperformanceofthemicrowavesystem.Inrecentyears,photonicmicrowavegenerationhasattractedgreatinterestsfromboththeresearchcommunityandcommercialsectorallovertheworld,asithastheadvantag

6、eofhighfrequencyandlargebandwidth.Avarietyoftechniquesforgenerationofarbitrarywaveformshavebeendemonstrated.Inthispaper,wefocusonthestudyofmicrowavephotontechnologytoproducemicrowavewaveform,whichaimstoproposeandverifythenewmicrowavewaveformgenerations

7、cheme.Firstofall,thekeytechnologiesandopticaldevicesusedtoproducemicrowavewaveformsathomeandabroadarestudiedandanalyzed,onthisbasis,aapproachofphotonicmicrowavewaveformgenerationbasedonpolarizationdelayinterferenceandaapproachofphotonicmicrowavewavefor

8、mgenerationbasedondoublemodulatorareproposedandexperimentallydemonstrated.Inthispaper,anewapproachofphotonicmicrowavewaveformgenerationbasedonpolarizationdelayinterferenceandanewapproachofphotonicmicrowavewaveformgenerationbasedonthedua