MPF微波光子学滤波器详解.ppt

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1、微波光子学滤波器(MPF)综述第1章MPF的分类及其性能参数第2章高Q、负系数、高阶MPF典型方案分析第3章基于SOA级联窄带滤波器的有源环实现IIR滤波器的方案分析前言微波光子学是研究微波和光信号相互作用的交叉领域，应用于宽带无线接入网、传感网络、雷达、卫星通信、测量仪表和战争系统。微波光子系统主要功能有利用光子技术产生、处理、控制、分配微波和毫米波信号。近年来主要的研究方向有微波和毫米波信号的光子发生，微波和毫米波信号光子处理，光控相位阵列天线，光载无线系统以及光子模数转换。本人主要研究高性能微波光子滤波器实现技术。引言为什么

2、要用MPF取代传统射频滤波器呢？对模数转换分辨率要求很高只能实现特定频段微波信号的滤波功能直接在光域处理，再转换为电信号后下变频MPFVS传统射频滤波器在传统射频电路中，由射频信号源或天线接收得到射频信号，注入到信号处理的射频电路，即经下变频到基带信号后通过模数转换，由数字滤波器滤除杂波得到所需的射频信号。这个系统的主要的瓶颈是对模数转换分辨率要求很高。该方法所实现的滤波器的最大弊端在于所设计的信号处理电路只能实现特定频段微波信号的滤波功能,一旦微波信号的频率发生变化,就必须重新设计新的信号处理电路。同时,在电域内处理信号时,带宽

3、和采样频率将会受限,且高频电路容易引起电磁干扰,增大损耗。而在光域上用光子滤波器实现起来较简单。射频信号调制到光信号上，利用基于光纤或集成光子器件的光子滤波器直接在光域处理，再转换为电信号后下变频。并将完成滤波后的微波信号输出,以实现特定微波频段内的信号滤波功能。MPF的优势与传统射频电路相比，在光域处理射频或微波信号具有许多独特的优点：尺寸小，质量轻，带宽宽（高时间带宽积），结构简单，损耗低(光延迟线的损耗非常低)，消除电子瓶颈，抗电磁干扰(EMI)，动态范围大，重构速度快，可调性好等。用传统的微带或波导射频技术很难获得可重构的

4、带通滤波器。还可以可以使用WDM技术来实现空间和波长并行传输，因此微波光子学技术可以广泛的应用于光纤无线传输系统中。第1章MPF的分类及其性能参数第2章高Q、负系数、高阶MPF典型方案分析第3章基于SOA级联窄带滤波器的有源环实现IIR滤波器的方案分析前言微波光子滤波器（MPF,MicrowavePhotonicFilter),也称光子微波滤波器,是在全光域上实现微波信号处理的典型技术之一。它借助现有的微波光子技术及相应的光学器件搭建光学系统,允许特定频率微波信号通过的同时,抑制其它频率的微波信号,进而实现微波信号的滤波处理。MP

5、F的概念MPF的分类按滤波器抽头系数的多少采用的光源的个数按滤波器的抽头系数负抽头有限脉冲响应(FIR)滤波器无限脉冲响应(IIR)滤波器正抽头复抽头单光源微波光子滤波器多光源微波光子滤波器主要提升微波光子学滤波器的什么性能参数呢？微波光子滤波器研究重点是实现不同传输响应函数，例如带通、陷波、横向周期等。还注重可调谐、可重构、Q值等特性，以及单源、多源等结构的研究。其主要目标是得到较大自由谱范围(FSR)和主旁瓣比(MSSR)，窄半峰全宽(FWHM)或3-dB带宽，高Q值。如图，横向滤波器的时延单元T的频率表示1/T即为FSR，不

6、相邻信道的滤波抑制特性用MSSR表示，滤波谐振的谱选择性由FWHM或3-dB带宽给出，滤波器的选择特性由Q值表示，Q=FSR/FWHM。Q值取决于抽样数，即抽头数N。若N>10，则Q≈N，对于窗函数滤波器，修正为Q

7、产生的延迟时间T呈反比，其大小决定了滤波器选择频谱的中心频率，也就是射频信号所能通过的中心频率。滤波器的延迟线可以利用各种不同的色散器件构成，如单模光纤，光纤布拉格光栅，光纤环等。。2．品质因数(Q值)在微波光子学滤波器中，Q值会影响到滤波器通带对射频信号频谱的选择性。Q值的大小影响到滤波器选择性的好坏。3．主旁瓣抑制比(MSR)表示了滤波器主瓣对边带的抑制程度，其大小决定了对边带的抑制程度，也反映了滤波器对边带噪声抑制性能的好坏。4.3dB带宽(W3dB)滤波器的3dB带宽是滤波器响应功率值下降3dB时的频谱宽度，其反应了滤波器

8、所能通过的信号频率范围。抽头数和抽头系数MPF的抽头数也就是滤波器的采样点数，这是由滤波器的载波信号源和滤波器的结构决定的，抽头数的多少会影响到滤波器的主旁瓣抑制比(MSR)。滤波器的抽头系数分为正系数，负系数和复系数，系数的符号直接影响滤波器的通