微波光子滤波技术.docx

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1、微波光子滤波技术微波光子技术是伴随着半导体激光器、集成光学、光纤波导光学和微波单片 集成电路的发展而产生的一种新兴技术，是微波和光子技术结合的产物，它在 射频(RF)信号的产生、传输和处理等方面具有潜在的应用前景。由于射频信号 的光滤波技术具有可实现宽带可调谐滤波的功能，因而能够克服电子瓶颈、滤 除强干扰信号等优势。现阶段国内外实验成功且已经取得很大进展的微波光子 滤波器Q值可以达到983，带宽可以低到只有0.32MHz，边模抑制比可以高 于40dB，调谐范围可以从34. 1MHz调谐到34. 1GHz。由此可见全光可调谐滤 波器等技术在通信等诸多领域具有重要的潜在应用价值。现在已通过在系统中

2、 引入全光滤波技术，突破了电子瓶颈的限制，滤除了混频器中的噪声，有望 提高接受机的性能。影响和限制光子滤波器性能的因素很多，比如线形度和动态范围、源的相干 性、极化特性、正系数、FSR、噪声、可重构性和可调谐性.现在，微波光子滤 波器的关键问题在于可调谐和负抽头的实现，因此本文着重以横向滤波器为例 讨论可调谐和负抽头这两个方面的问题。1、基本原理图1为使用单光源获得N个抽头的微波光子横向滤波器6原理图。利用多光源 来实现的原理也大致相同。光载波6*口行回+1)为载波频率，f(t)为相位) 被射频信号SRF(t)所调制，调制后的信号经过耦合器分为N路，利用色散机制 对1, 2,N路信号提供T,

3、2T,NT的时间延迟后，经过N路抽头而获不同 时间延迟的信号由输出端的耦合器合并后得到最终的输出。探测器之前的光信 号可表示为图逢波光缶皱!照频网?0(0= E la.SwO-mr)尸乃+ fCf-mF),(1)式中am为第m个抽头的权重。由式可以得到在微波光子滤波器的输出端探 测到的光电流为讯 X I%Z 21% SrUT03 3，小为产 -6m(expJw(n-mJJT*(t-mT)-f(t-nT)9式中R为探测器的响应度，符号代表对时间取平均。借助于互相干函数运 算，（2）式中对时间求平均的项（记作Gnrn）有(UiOccxp-| (m-n)T| /t0对式作傅里叶变换，最终可以得到传输函数电频率响应的表达式为九(X am exp(-jmWT).m - 0从式可以看出，滤波器的性能由滤波器级数N（实现Q值和带宽的改变）、加 权系数am（实现重构，滤波器的形状系数的改变，通过使用衰减器可以容易实 现）以及延迟时间T（实现中心频率和FSR改变）决定。1.1、可调谐性的实现实现可调谐的重要思路之一为：通过改变滤波器的结构参数或者外界所施加的 物理参数的方法改变延迟时间，从而使滤波器的中心频率变化或自由光谱范围 变化，进而实现可调谐。目前，改变延迟时间的技术主要有: