空军工程大学信息与导航学院通信系统教研室，陕西 西安 710077
雷达通信一体化是指在实现二者硬件共用的基础上，进一步进行波形融合，即用一个信号同时执行雷达和通信功能的技术，以优化系统性能，节约频谱资源。阐述了一体化的技术内涵及发展阶段，分析了线性调频（LFM）信号在一体化系统中的应用潜力，总结了LFM一体化波形设计、高频宽带LFM信号以及LFM一体化波形光学产生和处理的研究进展。分析认为，微波光子将在雷达通信一体化系统中发挥重要作用，未来的雷达通信一体化系统不仅是光学和电学技术相融合的系统，也是模拟和数字技术相结合的系统。
光通信 射频光子 雷达通信一体化 波形融合 线性调频 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0500003
Author Affiliations
Abstract
1 College of Information and Navigation, Air Force Engineering University, Xi’an 710077, China
2 Chongqing Optoelectronics Research Institute, Chongqing 400060, China
A compact and cost-effective photonic approach for generating switchable multi-format linearly chirped signals is proposed and experimentally demonstrated. The core component is a dual-drive Mach–Zehnder modulator driven by a coding sequence and a linearly chirped waveform. By properly setting the amplitudes of the coding sequence, a linearly chirped signal with different formats, including the frequency shift keying (FSK), phase shift keying (PSK), dual-band PSK, and FSK/PSK modulation formats, can be generated. Experiments are conducted to verify the feasibility of the proposed scheme. Linearly chirped signals with the above four formats are successfully generated. The scheme features multiple formats and high tunability based on a compact structure, which has potential applications in modern multifunctional systems.
microwave photonics linearly chirped signal switchable format Chinese Optics Letters
2022, 20(6): 063901
空军工程大学信息与导航学院通信系统教研室，陕西 西安 710077
提出一种基于啁啾极性调制的线性调频(LFM)信号光学产生和应用方案。利用两台并联的马赫-曾德尔调制器和一台相位调制器产生跳频载波，将单啁啾LFM信号调制到该载波上，经过光电转换后，可以产生啁啾极性可调的LFM信号，且实现了载频和带宽的四倍频。仿真验证了所提方案产生倍频LFM信号、测量多普勒频移以及在无线通信上应用的可行性。输入频率为4～6 GHz和5～6.5 GHz的LFM信号时可分别产生16～24 GHz与20～26 GHz的三角波调频信号，时宽带宽积扩展为8倍；对速度为800 m/s的运动目标进行速度测量，并利用模糊函数分析该信号对距离多普勒耦合问题的改善效果；在通信功能的仿真验证中，接收端匹配滤波成功恢复出码率为0.1 Gbit/s的10位二进制序列。所提方案结合了啁啾极性调制和微波光子倍频技术，可产生三角波调频信号，从而实现雷达的速度、距离联合测量，提升雷达探测分辨率，并且利用啁啾极性调制实现通雷一体化应用。
光通信 线性调频信号 啁啾调制 时宽带宽积 三角波调频信号 通雷一体化
Author Affiliations
Abstract
1 Information and Navigation College, Air Force Engineering University, Xi’an 710077, China
2 Key Laboratory of Radar Imaging and Microwave Photonics, Ministry of Education, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing, 210016, China
An approach for photonic generation of a frequency-octupled phase-coded signal based on carrier-suppressed high-order double sideband modulation is proposed and experimentally demonstrated. The key component of the scheme is an integrated dual-polarization quadrature phase shift keying modulator, which is used to achieve the carrier-suppressed high-order double sideband modulation. At the output of the modulator, two fourth-order optical sidebands are generated with the optical carrier suppressed. After that, a Sagnac loop incorporating a fiber Bragg grating and a phase modulator is employed to separate the two optical sidebands and phase modulate one sideband with a binary coding signal. The approach features large carrier frequency tuning range for the generated phase-coded signal from several megahertz to beyond the W-band. A proof-of-concept experiment is carried out. The 2 Gbit/s phase-coded signals with frequencies of 16.48, 21.92, and 29.76 GHz are generated.
060.2330 Fiber optics communications 060.5625 Radio frequency photonics Chinese Optics Letters
2017, 15(7): 070603
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
提出了一种使用光学技术产生可调谐的四倍频相位编码信号的方案。利用一个马赫-曾德尔调制器(MZM),一个光滤波器(OBPF),一个布拉格光栅(FBG),一个环形器,两个偏振调制器(PolM)和光电探测器,结合波长复用技术、偏振调制技术和平衡探测技术,产生四倍频相位编码信号。仿真结果表明,此方法产生的相位编码信号具有大调谐范围,高倍频系数。仿真产生的20 GHz和40 GHz相位编码信号分别具有10.10 dB和9.79 dB的峰值旁瓣比,压缩比都是128。同时,从相位编码中恢复出来的相位信息分别具有200°和206°的变化。仿真结果验证了产生四倍频相位编码信号的可行性,所产生的相位编码信号具有20~40 GHz的调谐范围,同时还表现出很好的脉冲压缩性能。
微波光子 相位编码 四倍频 平衡探测 偏振调制 microwave photonics phase-coded frequency quadrupling balanced detection polarization modulation
提出一种基于单光频梳的简单, 灵活和稳定的变频方法。该方法使用了双偏振正交移相器, 该调制器是一种集成调制器, 集成了两个双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM), 其中一个DPMZM作为光频梳产生器, 另一个进行载波抑制单边带调制产生单边带信号。从该调制器输出的信号是一个正交的耦合信号, 在偏振控制器和偏振片的控制下, 被转化为一个具有固定偏振角的信号, 最后送入光电探测器实现微波信号的产生。仿真结果表明, 通过适当调整该集成调制器中6个直流偏置点和外接的移相器, 可以实现多频段变频。比如C波段3.8 GHz的信号可以被变频到X, Ku, K和Ka波段; X波段9.6 GHz的信号可以被下变频到C波段同时也可以被上变频到Ku, K, Ka波段。除此之外, 整个系统体现出对直流偏置点漂移的良好适应性, 具有很好的可操作性。
光学器件 微波光子 载波抑制单边带调制 光频梳 多频段变频 变频性能
1 空军工程大学 信息与导航学院, 西安 710077
2 空军大连通信士官学校, 辽宁 大连 116600
3 中国人民解放军93010部队, 沈阳 110016
为分析高空紫外光通信性能, 建立了高空太阳辐射分布模型; 研究了不同波长紫外光的高空散射系数和吸收系数; 考虑太阳辐射的背景光和接收端散粒噪声, 对紫外光直视与非直视链路的损耗和信噪比进行了仿真分析。结果表明: 在高空30km以下, 由太阳辐射产生的背景光远小于接收端散粒噪声; 在7km的高度上280nm的信号光可实现距离为5km、速率为10Mb/s的直视通信和距离1km、速率50kb/s、收发端仰角为20°的非直视通信。直视与非直视通信可以通过选择波长在“日盲区”两端的信号来减小臭氧对紫外光的吸收作用, 提高信噪比; 非直视通信还可以选择“日盲区”波长短的信号来增强散射效应, 改善通信性能。
紫外光通信 背景光 信噪比 链路损耗 波长 ultraviolet communication back-ground noise SNR path loss wavelength
1 安庆师范大学 物理与电气学院, 安徽 安庆 246133
2 空军工程大学 信息与导航学院, 西安 710077
基于两个级联偏振调制器, 提出了一种高频谱纯度、稳定的六倍频微波信号产生方法。该方法通过适当调整偏振片的偏振方向、射频驱动信号电压和相位, 实现无光滤波器条件下、任何波段六倍频微波信号的产生。利用Optisystem平台搭建的仿真系统, 以S波段4 GHz信号为例, 验证了该设计系统产生的六倍频信号质量, 并分析了非理想射频驱动电压和相位对六倍频信号质量的影响, 结果表明：该设计系统能产生最大光边带抑制比、射频无杂散抑制比分别为21.3, 15.2 dB的六倍频微波信号；且非理想驱动电压和相位差的偏离应控制在理想值±5%的范围之内。
微波信号产生 偏振调制 六倍频 光边带抑制比 射频无杂散抑制比 microwave signal generation polarization modulator frequency-sextupled optical sideband suppression ratio radio frequency spurious suppression ratio 强激光与粒子束
2016, 28(12): 123002
1 空军工程大学 信息与导航学院, 西安 710077
2 空军大连通信士官学校, 辽宁 大连 116600
通过对半导体激光器辐射效应的分析, 得到了器件在空间环境中的损伤规律和退火规律。根据辐射效应的特点, 将器件的性能退化表示为泊松过程与指数过程的结合, 建立了基于马尔科夫过程的可靠性模型, 利用一步概率转移矩阵获得了故障概率分布函数、可靠度函数以及平均故障前时间的计算方式。根据已有数据, 对半导体激光器在空间辐射环境中的性能退化过程进行了仿真, 得到了总测试时间为100000h时器件的故障概率分布曲线, 计算得出平均故障前时间约为42758.9h, 此时器件可靠度为0.451。分析了不同时间条件下器件的状态概率分布律, 结果符合器件性能退化的一般规律, 能够描述出器件的失效过程。
半导体激光器 可靠性模型 马尔科夫过程 空间辐射效应 泊松过程 指数过程 laser diodes reliability model Markov process space radiation effect Poisson process exponential process
1 空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
2 空军哈尔滨飞行学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
针对分布式卫星光网络的动态路由特性，提出了一种基于两级偏移滤波的波长保持型全光再生方案。该方案利用半导体光放大器(SOA)和高非线性光纤(HNLF)中自相位调制(SPM)效应感应的频率啁啾具有相反符号的特点，对经过其中的信号分别进行红移滤波和蓝移滤波，从而不仅实现了对光信号的两级再生，而且有效抵消了各自滤波造成的频率偏移，实现了再生前后信号波长的连续性。同时该方案具有结构简单、体积小、重量轻等特点，能够满足星上应用对有效载荷的限制。研究结果表明：该方案能够将信号Q因子提高超过1.5 dB，且与一级再生结果相比较，可以使误码率(BER)进一步降低一个量级。
光通信 全光再生 自相位调制 偏移滤波 波长保持
