微波光子学的简介共17页
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微波传输损耗
4
二、应用
1. 远置天线：移动通信和军事 2. 多基地雷达 3. 超宽带相控阵天线 4. 高杂波抑制能力的接收机 5. 电子战 6. 精确时钟 7. 微波功能器件、
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1、远置天线
特点：
数据与控制中心与天线分开。
优点：
➢ 天线成本降低，可靠性提高 ➢ 降低军用天线的热辐射，降低被发现的概率。 ➢ 避免控制中心被攻击。
脉冲宽度：<1ns 带宽：20MHz~1.5GHz
特点：穿透力强、分辨率高 应用：机载短程雷达
➢ 侦察树林里的移动目标。 ➢ 探测非金属伪装下的目标。 ➢ 探测埋入地表的地雷。 ➢ 探测掠海导弹
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4、高杂波抑制能力的接收机
传统雷达的超外差接收机
杂波与信号混合，一起下变频、模数转换， 动态范围要求高，对目标信号的截获能力弱。
下变频
模数 转换
数字 对消
微波光子学接收机
杂波刚下天线就被滤除，与目标信号分离， 动态范围要求降低，对目标信号的截获能力强。
微波光子学 杂波陷波器
下变频
模数 转换
数字 处理
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5、电子战：拖曳雷达诱饵
用于欺骗来袭导弹
电子支援 接收机
飞机
欺骗信号 发生器
光发射机
拖曳光缆
诱饵
光接收机
电子对抗 发射机
飞机拖曳雷达诱饵 （英国GEC-Marconi公司）
X波段滤波器的3db带宽小于20MHz，插损5dB。 是腔体滤波器和共面波导滤波器无法实现的。
3. 集成光延迟线和微波存储（俗称光冻结）
单器件的延迟时间大于100ps。
4. 光采样
直接对微波信号进行模数转换，比电子式模数 转换器多10个有效位，动态范围约增大10dB。
14
总结
1. 微波光子学的优点是传统电子器件无法实 现的，能够带来系统性能的显著提升。
2. 微波光子学在移动通信系统中广泛用于天 线信号的传输。
3. 在军用雷达和信号处理方面有很广阔的应 用，是下一代雷达和电子战的主要发展方 向。
4. 在高速数模转换和高性能本振和滤波器等 功能器件方面具有很好的应用前景。
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谢谢！
xiexie!
谢谢！
xiexie!
2019年
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5、电子战
大瞬时带宽的信道化接收机
➢ 系统总瞬时带宽大于6GHz。 ➢ 信道隔离度大于40dB。 ➢ 单机信道数量大于10，可达64以上。 ➢ 集成度高、体积小。
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6.高稳定时钟
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7、微波功能器件
1. 低相位噪声微波和毫米波振荡器
相位噪声低于电子式合成信号源20dB。
2. 高Q值滤波器
1. 瞬时带宽大
➢ 微波电路： 载频~GHz， 带宽<200MHz。 ➢ 光子学系统：载频200THz，带宽>400GHz。
2. 传输损耗低（0.2dB/km） ➢ 实现长腔、低损耗的高Q值谐振腔
用于高性能滤波器、振荡器。
➢ 射频和微波信号的远程传输
用于远置天线和多基地雷达。
3. 稳定度高 4. 抗电磁干扰 5. 集成度高、体积小
内容
一． 微波光子学的原理和技术特点 二． 应用 三． 总结
1
一、微波光子学系统的基本结构
天线
微波电路系统的一般结构
输入微波信号
微波电路
输出信号 （微波或中频信号）
天线 输入微波信号
光源 光载波
微波光子学系统
光调制器 输入光信号
光信号处理
输出光信号
光接收机
输出信号
（微波或中频信号）
2
一、微波光子学的技术特点
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3. 超宽带相控阵天线
电控相控阵天线的本质缺点：斜视现象
电移相器的相移随频率而变。 波束方位角随频率而变化。
技术困难：无法实现宽带相控阵天线 宽带雷达的脉冲窄，分辨率高，频谱宽。 脉冲内的频率成分多，波束不能始终对准目标。
光控相控阵天线的优点：无斜视现象
可实现高分辨率的超宽带雷达。
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例：低频超宽带合成孔径雷达
用途： （1）移动通信的天线系统。 （2）雷达
美国AN/SPQ-9B ADM雷达，2019年。
X波段，带宽1.3MHz，信噪比大于75dB。
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2、多基地雷达
特点Leabharlann Baidu
提高对隐身目标的截获概率。
微波光子学的角色
➢ 在子站与控制中心之间传输控制和数据信号， 保密性好。
➢ 通过光纤双向传输实现时钟与本振同步，比无 线方式的可靠性高。
微波传输损耗
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二、应用
1. 远置天线：移动通信和军事 2. 多基地雷达 3. 超宽带相控阵天线 4. 高杂波抑制能力的接收机 5. 电子战 6. 精确时钟 7. 微波功能器件、
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1、远置天线
特点：
数据与控制中心与天线分开。
优点：
➢ 天线成本降低，可靠性提高 ➢ 降低军用天线的热辐射，降低被发现的概率。 ➢ 避免控制中心被攻击。
脉冲宽度：<1ns 带宽：20MHz~1.5GHz
特点：穿透力强、分辨率高 应用：机载短程雷达
➢ 侦察树林里的移动目标。 ➢ 探测非金属伪装下的目标。 ➢ 探测埋入地表的地雷。 ➢ 探测掠海导弹
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4、高杂波抑制能力的接收机
传统雷达的超外差接收机
杂波与信号混合，一起下变频、模数转换， 动态范围要求高，对目标信号的截获能力弱。
下变频
模数 转换
数字 对消
微波光子学接收机
杂波刚下天线就被滤除，与目标信号分离， 动态范围要求降低，对目标信号的截获能力强。
微波光子学 杂波陷波器
下变频
模数 转换
数字 处理
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5、电子战：拖曳雷达诱饵
用于欺骗来袭导弹
电子支援 接收机
飞机
欺骗信号 发生器
光发射机
拖曳光缆
诱饵
光接收机
电子对抗 发射机
飞机拖曳雷达诱饵 （英国GEC-Marconi公司）
X波段滤波器的3db带宽小于20MHz，插损5dB。 是腔体滤波器和共面波导滤波器无法实现的。
3. 集成光延迟线和微波存储（俗称光冻结）
单器件的延迟时间大于100ps。
4. 光采样
直接对微波信号进行模数转换，比电子式模数 转换器多10个有效位，动态范围约增大10dB。
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总结
1. 微波光子学的优点是传统电子器件无法实 现的，能够带来系统性能的显著提升。
2. 微波光子学在移动通信系统中广泛用于天 线信号的传输。
3. 在军用雷达和信号处理方面有很广阔的应 用，是下一代雷达和电子战的主要发展方 向。
4. 在高速数模转换和高性能本振和滤波器等 功能器件方面具有很好的应用前景。
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谢谢！
xiexie!
谢谢！
xiexie!
2019年
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5、电子战
大瞬时带宽的信道化接收机
➢ 系统总瞬时带宽大于6GHz。 ➢ 信道隔离度大于40dB。 ➢ 单机信道数量大于10，可达64以上。 ➢ 集成度高、体积小。
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6.高稳定时钟
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7、微波功能器件
1. 低相位噪声微波和毫米波振荡器
相位噪声低于电子式合成信号源20dB。
2. 高Q值滤波器
1. 瞬时带宽大
➢ 微波电路： 载频~GHz， 带宽<200MHz。 ➢ 光子学系统：载频200THz，带宽>400GHz。
2. 传输损耗低（0.2dB/km） ➢ 实现长腔、低损耗的高Q值谐振腔
用于高性能滤波器、振荡器。
➢ 射频和微波信号的远程传输
用于远置天线和多基地雷达。
3. 稳定度高 4. 抗电磁干扰 5. 集成度高、体积小
内容
一． 微波光子学的原理和技术特点 二． 应用 三． 总结
1
一、微波光子学系统的基本结构
天线
微波电路系统的一般结构
输入微波信号
微波电路
输出信号 （微波或中频信号）
天线 输入微波信号
光源 光载波
微波光子学系统
光调制器 输入光信号
光信号处理
输出光信号
光接收机
输出信号
（微波或中频信号）
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一、微波光子学的技术特点
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3. 超宽带相控阵天线
电控相控阵天线的本质缺点：斜视现象
电移相器的相移随频率而变。 波束方位角随频率而变化。
技术困难：无法实现宽带相控阵天线 宽带雷达的脉冲窄，分辨率高，频谱宽。 脉冲内的频率成分多，波束不能始终对准目标。
光控相控阵天线的优点：无斜视现象
可实现高分辨率的超宽带雷达。
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例：低频超宽带合成孔径雷达
用途： （1）移动通信的天线系统。 （2）雷达
美国AN/SPQ-9B ADM雷达，2019年。
X波段，带宽1.3MHz，信噪比大于75dB。
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2、多基地雷达
特点Leabharlann Baidu
提高对隐身目标的截获概率。
微波光子学的角色
➢ 在子站与控制中心之间传输控制和数据信号， 保密性好。
➢ 通过光纤双向传输实现时钟与本振同步，比无 线方式的可靠性高。