微波光子学滤波器(2)
微波滤波器基础知识.
输入输出形式：SMA、N、L16等
输入输出驻波:1.8:1
微带滤波器
微带滤波器主要包括平行耦合微带线滤波器、发夹型滤波器、 微带类椭圆函数滤波器、交指型滤波器。 半波长平行耦合微带线带通滤波器是微波集成电路中广为应 用的带通滤波器形式。其结构紧凑、第二寄生通带的中心频 率位于主通带中心频率的3倍处、适应频率范围较大、适用 于宽带滤波器时相对带宽可达20%。其缺点为插损较大，同 时，谐振器在一个方向依次摆开，造成滤波器在一个方向上 占用了较大空间。
• 发夹型滤波器
5阶发夹型滤波器电路图
微带类椭圆函数滤波器： 平行耦合线滤波器、交指型滤波器等，获得在带内 较平坦的幅频特性，但带外抑制特性较差。微带类 椭圆函数滤波器，通过在带外引入衰减极点，能明 显改善滤波器的带外特性，比平行耦合线滤波器、 交指型滤波器有更好的电特性。并且微带类椭圆函 数滤波器具有较小的体积，同时，在超导状态，由 于导体薄膜的无载Q值很高，该种滤波器将在具有 较高选择性的同时又具有较低的插损，具有很好的 应用前景。
主要性能指标： 频率范围：800MHz~16GHz 带宽：0.1%～10％ 插入损耗：0.5～25dB(随带宽不同而不同) 输入输出形式：SMA、N、L16等
输入输出驻波：1.4:1
温度：-55～+85℃
同轴腔滤波器：
同轴腔滤波器广泛应用于通信、雷达等系统, 按腔体结构不同一般分为标准同轴、方腔同 轴等。同轴腔体具有Q值高、易于实现的特点 ,特别适用于通带窄、带内插损小、带外抑制 高的场合。这类滤波器非常适合大规模生产 ，因此成本也非常低廉。但要在10 GHz以上 使用时，由于其微小的物理尺寸，制作精度 很难达到。具体的设计有方法负阻线子网络 构造了多腔耦合的同轴带通滤波器电路模型 ；同轴腔体滤波器温度补偿法；阶跃阻抗谐 振器等。
微波光子滤波器的研究进展及其在ROF系统中的应用
微波光子滤波器的研究进展及其在ROF系统中的应用1微波光子滤波器概述1.1微波光子滤波器的发展及应用微波光子滤波器是一个利用光学方法处理微波信号并实现滤波功能的光学子系统。
传统电子技术的滤波技术是直接将射频信号下变频后在电路中进行处理，相对缺少灵活性，系统易受电磁波的干扰;受到频带及采样频率等电子瓶颈的限制。
而微波光子滤波技术是在光域上处理载有的电信号，利用光纤、光学链路、光电子器件等对信号采样、加权、相加等处理。
由于微波光子滤波器是用光学的方法处理微波信号，它可以克服传统的电滤波器的“电子”瓶颈。
传统的采样频率最高只能达到几千兆赫兹左右，而微波光信号处理则可以达到上千亿赫兹，这将给高速无线通信提供良好的基础。
比起传统的电子滤波器，微波光子滤波器用光学的方法处理微波信号，这种方法利用了光纤延迟线损耗小、抗电磁干扰、体积小、重量轻、能提供较宽的工作带宽和高速的取样频率等优势;并且微波光子滤波器更容易实现可调和可重构。
这些优点使得微波光子滤波器的应用非常广泛。
微波光子滤波器可以在现代高速光纤无线接入网中得到广泛的应用。
既可以应用到地面雷达系统中，也可以应用到从通用移动通信系统(UMTS: universal Mobile Telecommunication system)到固定接入微蜂窝网络中的宽带无线接入网及相关标准中(例如无线局域网(WLAN: Wireless Local Area Network)、全球互操作性微波接入(WIMAx: world Interoperability for Microwave Access) 以及局域多点分布服务(LMDS: Local Multipoint Distribution Service)，另外，由于重量轻的特点，微波光子滤波器的在数字卫星通信系统中也有广泛的应用。
这些技术都希望通过提高微波频率，减小微波信号的覆盖范围来提高传输的信道容量，而利用ROF 系统技术提高系统的传输容量，它利用宽带光纤无线技术能实现大容量无线射频信号的有线传输和超宽带无线接入。
微波滤波器讲稿-10页精选文档
第七章 微波滤波器§7-1 概 述微波滤波器的分类：1．微波滤波器按其特性不同可分为:低通、高通、带通和带阻滤波器。
2．按结构不同又可分为:同轴线滤波器、波导滤波器和微带、带状线滤波器。
微波滤波器中所研究的问题：1．分析问题：已知滤波器的结构和元件值计算它的插入衰减频率特性；2． 综合问题：由给定的滤波器插入衰减频率特性来确定滤波器的网络结构和元件值。
§7-2一、滤波器一般知识按照衰减特性的不同,低频滤波器可分为:低通、高通、带通和带阻滤波器五大类。
衰减：输入功率P i 与负载所吸收功率P L 之比。
通常用A 或A （ω）表示，即：Li P P A =（7.1）若用dB 表示，则可写成)log(10log 10L i P P A L ==（dB ） （7.2）二、微波滤波器的主要技术指标衡量微波滤波器性能的主要技术指标有: 1. 截止频率ωC 。
2. 通带内允许的最大衰减L p 。
3．阻带内最小衰减L S 及其相应的阻带边频ωS 。
4. 寄生通带,即阻带内出现的不希望有的通带。
三、微波滤波器的综合设计V Z Lωω(一)理想的滤波特性,用有限个元件的电抗网络是不可能实现的。
实际滤波器的衰减特性,只能是逼近理想滤波器的衰减特性。
的种类很多,实际中用得最多的只有三种,其相应的滤波器分别称为最平坦式滤波器、切比雪夫式滤波器和椭圆函数式滤波器。
(二)低通1．低通原型滤波器及其衰减特性定义：低通原型滤波器就是指以归一化频率ω′＝ω／ωc为自变量的衰减特性L(ω′)为基础综合出来的低通滤波器。
2.(1)由要求的L P、L S和ωC′=1, ωS′=ωS/ωC求k和n。
最平坦式低通滤波器衰减特性为L(ω)=10lg(1+k2ω2n) ,因为通带内最大衰减L P 对应着截止频率ωC,而阻带内最小衰减L S对应着阻带边频,所以)1lg(1022nCPkLω+=（7．3）)1lg(1022nSSkLω+=（7．4）对于最平坦式低通原型滤波器，衰减特性为)1lg(102kLP+=（7．6）)1lg(1022nSSkLω'+=（7．7）通常取通带内最大衰减L P＝3dB,则由(7.6)式可求得k＝１，于是(7.7)式可写成:)1lg(102nSSLω'+=（7．8）由(7.8)式可求得梯形结构电路元件数n。
高Q值级联IIR微波光子学滤波器
Coherence-free cascade IIR microwave photonicfilter with high Q factorL.N.Zhou,Y.J.Cheng,E.M.Xu,U.O.Sterr,A.D.Olver and P.J.B.ClarricoatsA new high-Q infinite impulse response(IIR)microwave photonicfilter is demonstrated,in which two active recirculating delay lineloops based on a semiconductor optical amplifier(SOA)are cascaded.Due to cross-gain modulation in the SOA,interferences between lightbeams travelling along different paths are removed,ensuring stableoperation and linearity of the electrical transfer function.The wholetransfer function comprises a term representing a cascade response oftwo IIRfilters,which significantly increases the free spectral rangeand the Q factor.Thefilter exhibits a Q factor of1870with a rejectionratio of25dB.Introduction:Microwave photonicfilters are attractive because of their low losses,vanished electronic bottlenecks,immunities to electromag-netic interference(EMI),and inherent compatibilities with opticalfibre microwave systems[1].Thesefilters can be operated in eitherfinite impulse response(FIR)mode or the infinite impulse response(IIR) mode.However,the IIRfilters are preferred because they use fewer components but obtain higher Q factors and better frequency selectivity.A variety of IIRfilters have been reported,most of them based on the active recirculating delay line(RDL)[2,3].Nevertheless,the Q factor of such an IIRfilter is restricted by the amplified spontaneous emission (ASE)noise of the active component[4].Formerly,we have reported a semiconductor optical amplifier(SOA)-based IIRfilter to evade ASE noise that exhibits a Q factor of543[5].Cascading the optical processing parts of two IIRfilters is expected to increase the Q factor further by using the‘vernier effect’technique to multiply the free spectral range(FSR). However,without an especial technique,this combinedfilter will suffer from serious optical interferences between light beams travelling along different paths with equal optical distance,which leads to an instability [1]and a nonlinearity of the electrical transfer function[6,7].In this Letter,we present a combined microwave photonicfilter consist-ing of two SOA based RDL loops proposed in[5].The combinedfilter is free from optical interferences,due to cross-gain modulation(XGM)in the SOA,enabling stable operation and a linearity of the electrical transfer function.The whole transfer function comprises two terms.One term represents a cascade response of two IIRfilters,yielding a remarkable increase of FSR and Q factor.Another term represents a weak all-pass response,decreasing stopband ripple.Thefilter exhibits a Q factor of 1870with a rejection ratio of25dB.Fig.1Experiment setupEDFA:erbium-dopedfibre amplifier;SOA:semiconductor optical amplifier; MZM:Mach-Zehnder modulator;TDL:tunable delay line;TOF:tunable optical filter;PD:photodetectorExperimental setup and working principles:The experiment setup is shown in Fig.1.Two SOA based RDL loops are connected in tandem to get a cascade response.To remove interferences between light beams with equal optical distance,the central wavelength of TOF1(l2¼1559nm)is detuning from the wavelength of the modulated light(l1¼1541nm),and the central wavelength of TOF2(l3¼1562nm)is detun-ing from l2.In each loop,the input signal is inverted and copied into the ASE of the SOA in that loop,due to the XGM effect.Then the modulated ASE at the central wavelength of the TOF in that loop is extracted out as a converted signal.When that converted signal traverses the loop again and arrives at that SOA the second time,its power is small so that it cannot modulate the SOA again but is only amplified by it.Thus the circulating optical signal in each loop is an ASE signal,which is at l2in loop1and at l3in loop2.An added OC(OC3in loop1and OC4in loop2)with the coupling coefficient1/10is used to export that circulating optical signal.To ensure the XGM effect happening in loop2,an erbium-doped fibre amplifier(EDFA)is inserted between the two loops to enlarge the input power of loop2.Assuming the optical lengths of loop1and loop2are L1and L2,respect-ively,their corresponding delay time being T1and T2,the coherence lengths of the ASE light of SOA1and SOA2are l1and l2.The input optical signal is divided into multiple beams,each one traverses a different path,circulating different times in loop1or loop2.Two arbitrary beams with equal optical distance are considered here.The evolution of each beam includes XGM twice,yielding its path being partitioned by three segments.In different segments it is emitted from different optical sources.Along the path they are input laser,ASE of SOA1,and ASE of SOA2,in turn.For such two beams,despite the whole lengths of their paths being equal,the interference condition can be broken.If L1is larger than l1,the interferences will be removed when the beams are combined at the output port of loop1.If L2is larger than l2,the interfer-ences will also be removed when the beams are combined again at the output port of loop2.Because the coherence length of the ASE is very small,the interferences can be easily eliminated.It is assumed that the whole attenuation coefficient of the electrical signal amplitude in the electrical-to-optical-to-electrical conversion is j,the XGM conversion coefficients of the electrical signal on SOA1 (from l1to l2)and SOA2(from l2to l3)are k1and k2,the gains of the light by SOA1(at l2),SOA2(at l3)and the EDFA(at l2)are g1, g2and g3,respectively.Supposing the initial modulated optical signal at l1isfiltered out completely by TOF1and TOF2.But the converted ASE signal at l2is notfiltered out completely by TOF2,whose loss caused by TOF2is assumed to be l r,and its gain caused by SOA2is g r.The transfer function of the wholefilter can be deduced asH(z)=jk1k2g3400−g r l r2H2(z)+11−9g1z−1111−9g2z−12H2(z)⎛⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝⎞⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠(1)where,z1=exp(j2p T1f),z2=exp(j2p T2f),and f is the RF fre-quency.It can be seen from(1)that the whole transfer function com-prises two terms:H1(z)represents a cascade response of two IIR filters,and H2(z)represents a weak all-pass response caused by the residual inversed ASE signals at l2.Results and discussion:At the start,by tuning the TDL in loop1,the ratio of the FSR of thefirstfilter to that of the secondfilter is adjusted to11:9,as is shown in Fig.2a.In the responses of these two constitute filters,one peak of every nine peaks of thefirstfilter is aimed at a certain peak of every11peaks of the secondfilter.For the whole cascadefilter the aimed peaks are selected and other peaks are removed,as is shown in Fig.2b.Hence,the FSR of the whole cascadefilter is the minimum common multiple of the values of each constituentfilter.Furthermore, the peaks of the response of the wholefilter are sharpened along the front edge and rear edge.Thus the3dB bandwidth(D f23dB)of the wholefilter is even less than the minimum D f23dB of the two constituent filters.As a result of the increased FSR and the decreased D f23dB,the Q factor of the wholefilter is enhanced significantly.At some frequencies several side-peaks emerge out,where the peaks of thefirstfilter overlap partially with those of the secondfilter.The measured data of the whole filter(corresponding to Fig.2b)are as follows:the FSR is174.97MHz, the Q factor is833,and the rejection ratio is29dB.frequency, GHzamplitude,dBfrequency, GHzamplitude,dBa bFig.2Measured responsesa Constitutefiltersb CascadefilterELECTRONICS LETTERS23rd June2011Vol.47No.13Assume the altitudes of the peaks of the first filter and the second filter are h 1and h 2,respectively.If the whole transfer function only comprises a cascade response,the altitude of the highest side-peak should be larger than the maximum of h 1and h 2,because in this case the whole response curve is the sum of those of the constitute filters.Note that here the altitude of the highest side-peak is less than the maximum of h 1and h 2,which results from the all-pass response caused by the residual ASE signals at l 2,yielding a better stopband performance.It can be easily seen that with a smaller difference between T 2and T 1,a larger FSR and a higher Q factor of the whole filter can be reached.By carefully adjusting the loop lengths of the two constituent filters,the ratio of the FSR of the two constituent filters is set to 20:19.Fig.3shows the response of the optimised cascade filter.The measured data are as follows:FSR is 374.5MHz,and the Q factor is 1870.However,with the difference of the FSR of the two constituent filters becoming smaller,the overlapped parts of peaks in their responses are enlarged.As a result,the amplitudes of the side-peaks become larger and the rejection ratio of the whole filter turns smaller.The measured rejection ratio is decreased to be 25dB.frequency, GHza m p l i t u d e , d BFig.3Measured response of optimised cascade filterConclusions:A new IIR microwave photonic filter free from interfer-ences with high Q factor has been presented,in which two RDL loops based on a SOA are cascaded.The optical interferences are effectively removed by using XGM in a SOA.The whole transfer function represents a cascade response and a weak all-pass response.The cascade response causes a large improvement in Q factor,while the weak all-pass response causes a decrease in the stopband ripple.Acknowledgments:This work was supported by a grant from the National Basic Research Program of China (grant no.2006CB302805)and the Fundamental Research Funds for the Central Universities,China University of Geosciences (grant no.CUG090112).#The Institution of Engineering and Technology 201115January 2011doi:10.1049/el.2010.3595One or more of the Figures in this Letter are available in colour online.L.N.Zhou and Y.J.Cheng (Department of Physics,China University of Geosciences,Lu Mo Road,Wuhan,People’s Republic of China )E-mail:zln427@E.M.Xu (Wuhan National Laboratory for Optoelectronics and School of Optoelectronic Science and Engineering,Huazhong University of Science and Technology,Luo Yu Road,Wuhan,People’s Republic of China )U.O.Sterr,A.D.Olver and P.J.B.Clarricoats (Department of Electronic Engineering,Queen Mary and Westfield College,Mile End Road,London E14NS,United Kingdom )References1Capmany,J.,Ortega,B.,Pastor,D.,and Sales,S.:‘Discrete-time optical processing of microwave signals’,J.Lightwave Technol.,2005,23,(2),pp.702–7232Hunter, D.B.,and Minasian,R.A.:‘Photonic signal processing of microwave signals using an active-fiber Bragg-grating-pair structure’,IEEE Trans.Microw.Theory Tech.,1997,45,(8),pp.1463–14663Hunter,D.B.,and Minasian,R.A.:‘Microwave optical filters based on a fiber Bragg grating in a loop structure’.Proc.Int.Top.Mtg on Microwave Photonics,(MWP’06),Genoble,France,2006,pp.273–2764Zhou,L.N.,Zhang,X.L.,Xu,E.M.,and Huang,D.X.:‘Q value analysis of a first-order IIR microwave photonic filter based on SOA’,Acta Phys.Sin.,2009,58,pp.1036–10415Xu,E.M.,Zhang,X.L.,Zhou,L.N.,Zhang,Y.,Yu,Y.,Li,X.,and Huang, D.X.:‘All-optical microwave filter with high frequency selectivity based on semiconductor optical amplifier and optical filter’,J.Lightwave Technol.,2010,28,(16),pp.2358–23656Erwin,H.W.,and Minasian,R.A.:‘Reflective amplified recirculating delay line bandpass filter’,J.Lightwave.Technol.,2007,25,(6),pp.1441–14467Capmany,J.:‘On the cascade of incoherent discrete-time microwave photonic filters’,J.Lightwave Technol.,2006,24,(7),pp.2564–2578ELECTRONICS LETTERS 23rd June 2011Vol.47No.13。
MPF微波光子学滤波器详解 PPT课件
可调谐性
负系数
高Q值
从技术层面上考虑，微波光子学滤波器主要需要关注 的是其可调谐性、负系数与高Q 值的实现这三个方面。可 调谐保证了其灵活性，负系数则是为了实现高通和带通滤 波器，而 Q 值是体现微波光子学滤波器频率选择性的一 项重要指标。
前言 第1章 MPF的分类和性能指标
第2章 高Q、负系数、高阶MPF典型方案分析
直接在光域处理，再转换为电信号后下变频
MPF VS 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。
负系数滤波器的实现
非相干的MPF在探测器端是信号功率的叠加，一般只能实现正的加权系 数，这样滤波器的波形局限在低通，为了实现高通和带通的滤波器，需要 引入负系数。
为了得到负的加权系数，可以利用反相位调制。
基于 SOA 交叉增益调制效应实现负系数的方案
如图，利用了SOA的交叉增益调制效应来实现一个2路的FIR负系数 滤波器，可调谐激光器输出波长为λ1 ，DFB激光器输出波长为λ2 ，由 于SOA的交叉增益调制效应，下路信号光λ1上携带的微波信号转移到 探测光载波λ2上，且与λ1上的信号相位相反。载波λ1上的信号获得正 的加权系数，载波λ2上的信号获得负的加权系数，它们可以由激光器 的输出功率来调节。
高阶滤波器的实现
一般讨论的IIR滤波器都有唯一的单极点，即为一阶滤波器。一阶IIR滤 波器受到传递函数的限制，在实验中很难得到很高的Q值和滤波抑制比。
2024版MPF微波光子学滤波器详解PPT课件
01微波光子学滤波器概述Chapter微波光子学基本概念微波光子学定义01微波光子学应用领域02微波光子学技术031 2 3滤波器定义滤波器在微波系统中的作用滤波器性能指标滤波器在微波系统中的作用MPF技术原理及特点MPF 技术原理MPF技术特点MPF实现方式02 MPFChapter常见MPF结构类型光纤光栅型MPF利用光纤光栅的周期性折射率调制实现滤波功能，具有插入损耗低、带宽可调等优点。
环形谐振腔型MPF通过环形谐振腔的选频作用实现微波信号滤波，具有高Q值、窄带宽等特点。
Mach-Zehnder干涉仪型MPF基于Mach-Zehnder干涉原理，通过调节干涉臂长度实现滤波功能，具有灵活性高、可调谐范围大等优势。
工作原理及性能参数工作原理性能参数优缺点分析优点缺点03 MPFChapter设计方法论述基于传输线理论的设计方法时域有限差分法（FDTD）耦合模理论光电器件性能限制光电器件的带宽、损耗、噪声等性能会直接影响MPF的性能。
解决方案包括采用高性能的光电器件、优化器件结构和工艺等。
温度稳定性问题MPF的性能会随温度的变化而发生变化，影响滤波器的稳定性。
解决方案包括采用温度补偿技术、选择温度稳定性好的材料等。
偏振相关问题MPF对输入光的偏振状态敏感，不同偏振态下滤波器的性能会有所不同。
解决方案包括采用偏振不敏感的光电器件、设计偏振控制器等。
关键技术挑战及解决方案窄带MPF设计案例介绍了一个窄带MPF的设计过程，包括滤波器结构的选择、参数的优化、仿真结果的验证等。
该案例展示了如何根据实际需求设计出满足性能指标的MPF。
介绍了一个宽带MPF在无线通信系统中的应用，包括滤波器的性能指标、应用场景、实际效果等。
该案例展示了MPF在实际应用中的优势和潜力。
介绍了一个具有多种功能的MPF的设计和实现过程，包括多通带滤波、可调谐滤波等功能的实现方法和效果展示。
该案例展示了MPF设计的灵活性和多样性。
宽带MPF应用案例多功能MPF设计案例典型案例分析04 MPFChapter通信系统架构简介发射端包括信源编码、信道编码、调制等模块，用于将信息转换为适合传输的信号。
微波工程-第8章微波滤波器
微波工程基础 第八章 微波滤波器
第8章
微波滤波器
* 微波滤波器是可以用来控制系统的频率响应的二端口无源微波器件。
微波工程基础
第八章 微波滤波器
* 典型的滤波器相应包括低通、高通、带通和带阻。 * 滤波器在通带内提供信号的传输，在阻带内提供信号的衰减。 * 微波滤波器的两种设计方法——镜像参量法和插入损耗法。 * 实现微波滤波器的两种手段——理查德变换和科洛达恒等关系。
低通原型电路→低通、高通、带通和带阻滤波器 滤波器的转换之阻抗定标/频率定标 ——源阻抗 R
0
实际低通
1
时，
c
1
滤波器的元件值
源阻抗定标后
频率定标后的元件值
L R0 L C C / R0
频率定标？
Rs R0
R0 RL RL
L / c Lk
g0 1
c 1
k2 1
8-16
微波工程基础 第八章 微波滤波器 最平坦低通滤波器原型的衰减与归一化频率的关系曲线
微波工程基础 第八章 微波滤波器
8.3.3 等波纹低通滤波器的原型
等波纹低通滤波器原型的元件值
8-18
微波工程基础 第八章 微波滤波器 等波纹低通滤波器原型的衰减与归一化频率的关系曲线
8-40
微波工程基础 第八章 微波滤波器 用电容性耦合并联谐振器的带通滤波器
微波工程基础 第八章 微波滤波器
利用 K, J 变换器变换成只有一种电抗元件的方法
8-41
8-42
PLR 1 k 2 c
《微波光子学中级联调制器生成光频梳技术及其应用研究》范文
《微波光子学中级联调制器生成光频梳技术及其应用研究》篇一一、引言微波光子学是近年来发展迅速的交叉学科领域，它以光子学为基础，结合微波技术，实现了光波与微波信号的相互转换与处理。
在众多微波光子学技术中，级联调制器生成光频梳技术因其独特优势，在通信、雷达、光谱分析等领域得到了广泛应用。
本文将重点研究微波光子学中级联调制器生成光频梳技术的原理、方法及其应用。
二、级联调制器生成光频梳技术原理级联调制器生成光频梳技术主要依赖于光电效应及电光效应的相互作用。
首先，通过外置信号源产生微波信号，该信号经过电光调制器被调制到光波上。
随后，经过级联调制器的特殊结构，微波信号与光波相互作用，生成多个不同频率的光频分量，形成光频梳。
三、方法与技术实现要实现级联调制器生成光频梳，需要选用合适的光纤或半导体材料制作调制器。
通常采用锂铌酸盐波导或硅基光电集成电路等材料，构建级联调制器的物理结构。
在实验过程中，首先通过精确控制微波信号的幅度、频率及相位等参数，将微波信号加载到光波上。
然后，将经过调制的光波输入到级联调制器中，通过调整调制器的偏置电压和驱动电流等参数，实现光频梳的生成。
四、应用研究（一）通信领域级联调制器生成的光频梳具有频率间隔可调、动态范围大等优点，在通信领域具有广泛的应用前景。
例如，在光纤通信系统中，可以利用光频梳实现高速、大容量的数据传输。
此外，光频梳还可以用于产生多种频率的光载波信号，提高通信系统的抗干扰能力和传输效率。
（二）雷达领域在雷达系统中，级联调制器生成的光频梳可用于产生宽带、高精度的微波信号。
通过调整光频梳的频率间隔和幅度等参数，可以实现对目标的高分辨率探测和成像。
此外，光频梳还具有抗干扰能力强、抗电磁辐射等优点，有助于提高雷达系统的性能和可靠性。
（三）光谱分析级联调制器生成的光频梳还可用于光谱分析领域。
由于光频梳具有多个不同频率的光频分量，可以实现对光谱的快速扫描和测量。
同时，通过分析不同频率的光信号强度和相位等信息，可以实现对物质结构和性质的精确分析。
(整理)微波滤波器讲稿
0102微波滤波器是一种在微波频段内选择性地传输或抑制特定频率信号的器件。
利用不同频率信号在传输线上的传播常数不同，实现频率选择性的传输或反射。
定义基本原理定义与基本原理早期采用集总元件（如电感、电容）实现，体积大、性能差。
中期随着微带线、波导等传输线技术的发展，滤波器逐渐小型化、高性能化。
•近期：基于新材料、新工艺的滤波器不断涌现，如高温超导滤波器、光子晶体滤波器等。
现状多种技术并存，各有优缺点，适用于不同应用场景。
随着5G、6G等通信技术的发展，对滤波器性能的要求不断提高，推动滤波器技术不断创新。
移动通信基站、终端设备等。
卫星通信地面站、卫星载荷等。
雷达系统收发组件、信号处理等。
电子对抗侦察、干扰等。
适应移动设备、可穿戴设备等应用场景的需求。
小型化、轻量化低插损、高带外抑制等，提高系统整体性能。
高性能适应多模多频、宽带通信等应用场景的需求。
多频带、宽频带满足大规模生产、商业应用的需求。
高可靠性、低成本允许低频信号通过，对高频信号具有较大的衰减作用。
低通滤波器允许某一频带内的信号通过，对该频带以外的信号具有较大的衰减作用。
带通滤波器允许高频信号通过，对低频信号具有较大的衰减作用。
高通滤波器阻止某一频带内的信号通过，对该频带以外的信号影响较小。
带阻滤波器01集中参数滤波器由集总元件（如电阻、电容、电感）构成，适用于低频段。
02分布参数滤波器由分布参数元件（如传输线、波导）构成，适用于高频段。
03混合式滤波器结合集中参数和分布参数元件，实现宽频带、高性能的滤波特性。
03采用同轴线作为传输线，具有低损耗、高功率容量等优点，但体积较大。
同轴线滤波器采用微带线作为传输线，具有体积小、重量轻、易于集成等优点，但插入损耗较大。
微带线滤波器采用波导作为传输线，具有高Q 值、低插损等优点，但体积较大且不易于集成。
波导滤波器按传输线类型分类插入损耗不同类型滤波器的插入损耗不同，一般来说，微带线滤波器的插入损耗较大，而同轴线滤波器和波导滤波器的插入损耗较小。
基于SBS的通带可变微波光子滤波器
第39卷第2期2017年4月压电与声光PIEZOELECTRICS &ACOUSTOOPTICSVol. 39 No.2Apr.2017文章编号：1004-2474(2017)02-0172-04基于SBS的通带可变微波光子滤波器张爱玲，纪颖，陈冰雪(天津理工大学教育部通信器件与技术工程研究中心，天津市薄膜电子与通信器件重点实验室，天津300384)摘要：提出并分析了一种大范围可调谐的通带可变微波光子滤波器。
它基于受激布里渊散射（SBS)效应并 使用2个调制器与1个光纤布喇格光栅生成泵浦信号。
通过分别调节这2个调制器的调制频率，可得双通带滤波 器和通带间隔可变的四通带滤波器，并实现滤波器中心频率的大范围连续可调谐，而在整个调谐过程中，滤波器的 3dB带宽保持不变。
仿真分析了不同调制信号对滤波器通带及中心频率的影响，以及滤波器的带宽与泵浦的功率 和SBS增益介质长度的关系。
关键词：微波光子滤波器；微波光子学；光信号处理;受激布里渊散射；可变通带中图分类号：TN713. 5文献标识码：AA Variable Passband Microwave Photonic Filter Based onStimulated Brillouin ScatteringZHANG Ailing, JI Ying, CHEN Bingxue(Communications Devices and Technology Engineering Research Center of EMC» Key Lab. of Film Electronics and Communication.Devices of Tianjin, Tianjin. University of Technology, Tianjin. 300384, China)Abstract：A variable microwave photonic filter with wide tuning range is presented and analyzed theoretically. It is based on the stimulated Brillouin scattering (SBS) and uses two modulators to generate pump signal. By adjusting the modulation frequency of the two modulators separately, a four-passband filter with switchable passband interval and dual-passband filter can be realized，and the center frequency of filter can be continuously tuned within a wide tuning range. Meanwhile, the 3 dB bandwidth of the filter remains unchanged. The effects of different modulation signals on the passband and the center frequency of the filter are simulated analyzed, as well as the relationship among the bandwidth and the pump power and the length of SBS gain medium.Key words：microwave photonic filters；microwave photonics；photonic signal processing；stimulated Brillouin scattering ；variable passbando引百微波光子学是研究微波和光波相互作用的交叉 领域，融合了光子学和微波学两门学科的优势[1]，近 年来得到了快速的发展。
基于无限冲激响应的微波光子级联滤波器
基于无限冲激响应的微波光子级联滤波器徐恩明;王琪;王飞;李培丽【摘要】为进一步拓展微波光子滤波器的FSR(自由谱范围)和提高滤波器的Q值，进行了 IIR(无限冲激响应)滤波器分别与FIR(有限冲激响应)滤波器和 IIR滤波器级联的研究。
分析了两种级联结构的滤波特性并给出了相应的传输函数。
IIR滤波器与FIR滤波器级联后的FSR与Q值是IIR滤波器的2n倍；IIR滤波器与IIR滤波器级联后的FSR是各个IIR滤波器的FSR的最小公倍数。
用 Matlab软件仿真验证了两种级联结构的频率响应特性，实验验证了 IIR滤波器与 IIR滤波器的级联特性。
IIR滤波器与 IIR滤波器的级联有望实现宽频率范围内的单通带滤波器。
%To further expand the Free Spectrum Range (FSR)and increase theQfactor of microwave photonic filters,this paper conducts researches on an Infinite Impulse Response (IIR)filter cascaded respectively with a Finite Impulse Response (FIR) filter and an IIR filter.Then,it analyzes the filtering characteristics of these two cascaded structures and derives the corre-sponding transfer functions.In the former case,the FSR and the Q factor are 2n times that of the IIR filter and in the latter case,the FSR is the least common multiple of that of each IIR filter.It simulates and verifies the frequency response character-istics of the two structures using the Matlab,and experimentally verifies the cascaded characteristics of an IIR filter with an IIR filter.The cascading of an IIR with an IIR is expected to realize single-passband filtesrs in a wide frequency range.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】4页(P45-47,58)【关键词】微波光子;滤波器;光学信号处理;半导体光放大器【作者】徐恩明;王琪;王飞;李培丽【作者单位】南京邮电大学光电工程学院，南京 210023;南京邮电大学光电工程学院，南京 210023;重庆理工大学光电信息学院，重庆 400054;南京邮电大学光电工程学院，南京 210023【正文语种】中文【中图分类】TN713.5相对于传统射频电路, 微波光子学滤波器具有损耗低、带宽宽、可调谐、抗电磁干扰和重构性较好等优点[1，2]。
MPF微波光子学滤波器详解
（6）克服滤波器频率响应曲线的周期性特性 通过不同FSR的滤波器的级联或者采用非均勾的时延是增大MPF的FSR 的常用方法。
可调谐性
负系数
高 Q值
从技术层面上考虑，微波光子学滤波器主要需要关注 的是其可调谐性、负系数与高Q 值的实现这三个方面。可 调谐保证了其灵活性，负系数则是为了实现高通和带通滤 波器，而 Q 值是体现微波光子学滤波器频率选择性的一 项重要指标。
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。
MPF的分类
正抽头 按滤波器的抽头系数 负抽头 复抽头 有限脉冲响应(FIR)滤波器 无限脉冲响应(IIR)滤波器
按滤波器抽头系数的多少
单光源微波光子滤波器 采用的光源的个数 多光源微波光子滤波器
FSR=1/T
FSR和延迟线产生的延迟时间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。
图 不同载波波长对应的 MZM 的调制曲线
如图 ，为了产生相同的延迟时间T，两组载波应分别进行延时， 因为它们处在不同的光通信窗口，对应的光纤色散参量不同，光纤3 在1550nm 处色散参量为零，用它来补偿两组光波之间的群速度的 差值，以保证第N路信号与第N＋1路信号之间的延迟时刚好为T。
图 1-13 基于单个MZM实现负系数的方案
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。
一种级联两个IIR滤波器的微波光子滤波器的 特性分析
聂奎营，胡总华
联的无限脉冲响应(Infinite Impulse Response, IIR)滤波器组成。对其进行了详细的理论分析，讨论了 两个IIR滤波器的耦合系数k1，k2，k3、掺饵光纤环的增益g和光纤环的长度L1和L2对微波光子滤波器滤波 性能的影响。通过理论计算和仿真分析可知，在IIR1滤波器的耦合系数为k1 = 0.5、掺饵光纤环增益为2、 IIR2滤波器的耦合系数k2 = 0.5，k3 = 0.9、两个光纤环长度相等时，得到的微波光子滤波器的滤波效 果最佳。
关键词
微波光子滤波器，高Q值，无限脉冲响应滤波器，可调谐
Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/
c 环的长度，c 为真空中的光速。
级联两个 IIR 滤波器的 MPFs 在频域中的传输函数为：
H
(ω )
=
(1 −
)k1 e jωT + (2k1 −1) e jωT − (1− k1 ) g
g
k2
k3e
jωT
2 + k2k3 (1− k2 )(1− k3 e jωT − (1− k2 )(1− k3 )
Received: May 1st, 2019; accepted: May 14th, 2019; published: May 21st, 2019
Abstract
A kind of adjustable bandpass microwave photonic filters (MPFs) that can realize a high Q value is presented in the paper. It consists of two cascaded infinite impulse response filters. The theory of it was detailed analyzed, and the paper discussed the influences on the filtering performance of microwave photonic filters the coupling coefficient k1, k2, k3 of the two IIR filters, the gain of Er-doped fiber ring g, the fiber ring length L1, L2 of the two IIR filters. Theoretical calculation and simulation analysis indicate that the best filtering effect of the microwave photonic filters can be obtained when the coupling coefficient of the IIR1 filter is 0.5, the gain of Er-doped fiber ring is 2, the coupling coefficient of the IIR2 filter is k2 = 0.5 and k3 = 0.9, and the fiber ring length of the two IIR filters is equal.
窗函数法设计微波光子滤波器
clear all;c=3e8;%光速f=8e9;%所观察的滤波器的频率响应范围,单位Hz，RF信号频率D=17.9e-6; %单模光纤群速度色散系数，单位s/(m*m);L1=5e3;%单位m;单模光纤的长度x=D*L1;v1=2.8e-9;y=1550e-9;%平均波长,单位mc=3e8;%光速，单位m/s%h=30*cos(pi*x*y^2.*w.^2/c+pi/2); %x=D*L1积色散，y为中心波长%lamda=1550e-9;Nw=50;hd=1*exp(j*2*pi*Nw*f*v1*x);%式求理想滤波器脉冲响应beta=10;win=hanning(Nw); %采用汉宁窗win1=kaiser(Nw,beta); %采用Kaiser窗win2=blackman(Nw); %采用Blankman窗win3=triang(Nw); %采用三角窗%R=50;%win4=chebwin(Nw,R);h=hd.*win';h1=hd.*win1';h2=hd.*win2';h3=hd.*win3'; %在时间域乘积对应于频率域的卷积%h4=hd.*win4';b=h;b1=h1;b2=h2;b3=h3;%b4=h4;%figure(1),impz(b,1); title('脉冲响应') ; %采用此函数给出滤波器的脉冲响应 %figure(5),impz(b1,1); title('脉冲响应') ; %采用此函数给出滤波器的脉冲响应%figure(6),impz(b2,1); title('脉冲响应') ;%figure(7),impz(b3,1); title('脉冲响应') ;[H,f]=freqz(b,1,512,1.2e10); %采用1e10 Hz的采样频率绘出该滤波器的幅频和相频响应[H1,f]=freqz(b1,1,512,1.2e10);[H2,f]=freqz(b2,1,512,1.2e10);[H3,f]=freqz(b3,1,512,1.2e10);%[H4,f]=freqz(b4,1,256,1e10);%Y=fft(b,512);L=20*log10(abs(H/370));S=20*log10(abs(H1/370));K=20*log10(abs(H2/370));Q=20*log10(abs(H3/370));figure(2)plot(f/1e9,L,'g');hold on;plot(f/1e9,S,'b');hold on;plot(f/1e9,K,'r');hold on;plot(f/1e9,Q,'black');%f/1e9,20*log10(abs(H4/370)),'-*') legend('汉明窗', 'kaiser窗','Blankman窗','三角窗') xlabel('频率/GHz');ylabel('振幅/dB');grid on;。