正负系数微波光子滤波器的研究设计及在光子产生UWB信号中的应用

摘要

随着当今社会现代电子科技的飞速发展，人们的生活越来越依赖信息技术，同时可利用的频谱资源却面临巨大的挑战，因此对滤波器的频率选择特性的要求也越来越高。众所周知，在电域内处理微波信号易受到电子“瓶颈”的影响，而基于光子技术的微波光子滤波器则克服了这一缺点，它能够在光域内对微波/射频(RF)信号进行处理。与传统的滤波器相比，微波光子滤波器具有低损耗、高带宽、抗电磁干扰、灵活的可调性和可重构性等方面的优势。针对微波光子滤波器，本文的主要研究工作为:
　　(1)首先简单介绍了微波光子学的基本概念及发展方向，然后介绍了微波光子滤波器的选题背景、工作原理、限制因素，并针对现有负系数微波光子滤波器的研究成果进行了系统阐述。通过比较，重点分析了与马赫曾德尔调制器(MZM)相关的微波光子滤波器的优缺点。
　　(2)重点介绍了一种新型的利用一个非平衡马赫曾德尔调制器(unbalancedMZM)同时实现正负系数的微波光子滤波器，并对该滤波器的基本原理进行了理论推导。在该设计结构中，被滤波的微波信号作为非平衡MZM的调制信号，利用调制器两臂的非平衡性，通过合理设置相关参数，调节相邻载波波长差，获得π相位位移，从而同时获得正负系数微波光子滤波器。本方案所需的非平衡MZM能够通过当前技术实现，并且所需的其他器件如波分复用器也已经商用化。通过对该微波光子滤波器进行多抽头仿真，以及对其可重构性和可调谐性进行分析，验证了方案的可行性。
　　(3)以新型的基于非平衡MZM的微波光子滤波器为基础，通过对其延时结构进行改进，实现了用光子生成超宽带(UWB)信号的方法。为了证明该方案的可行性，首先详细介绍了利用微波光子滤波器生成UWB信号的工作原理。其次，通过与现阶段的科研成果相比较，提出了一种新颖的基于非平衡MZM微波光子滤波器生成一阶UWB信号的方法。最后，针对所提出的结构进行了仿真。从原理、设计结构及仿真三个角度验证该方案的可行性。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 微波光子学的概念及研究方向

1．2 微波光子滤波器的基本概念及研究进展

1．2．1 微波光子滤波器的基本概念和应用

1．2．2 微波光子滤波器的研究进展

1．3 光子生成UWB信号

1．4 论文的主要工作

2 正负系数微波光子滤波器的基本原理及现阶段科研成果

2．1 微波光子滤波器的基本原理

2．2 微波光子滤波器的分类

2．3 微波光子滤波器的性能指标和限制因素

2．3．1 微波光子滤波器的性能指标

2．3．2 微波光子滤波器的限制因素

2．4 正负系数微波光子滤波器的意义及实现原理

2．5 现阶段正负系数微波光子滤波器的实现方案

3 非平衡MZM正负数系数微波光子滤波器的设计仿真

3．1 非平衡MZM基本原理

3．2 基于非平衡MZM的正负系数微波光子滤波器的设计

3．3 基于非平衡MZM的正负系数微波光子滤波器的仿真

4 非平衡MZM微波光子滤波器产生超宽带(UWB)信号

4．1 UWB信号的定义及特点

4．2 利用微波光子滤波器产生UWB信号的技术理论

4．2．1 UWB基础脉冲信号

4．2．2 微波光子滤波器产生UWB信号原理

4．3 基于微波光子滤波器产生UWB信号的科研成果

4．4 基于非平衡MZM微波光子滤波器产生UWB信号的设计

5 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 未来展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集