基于四倍频光电振荡器的可调谐多通道毫米波上下转换

Aim at the requirement of modern millimeter-wave systems about millimeter-wave up and down conversion at the characters of tunability, high working frequency,multi-channel parallel processing and working bandwidth,and in accordance with the domestic and international development trends, we propose and demonstrate high performance multi-channel millimeter-wave up and down conversion based on tunable frequency-quadrupling optoelectronic oscillator. High performance at high working frequency can be obtained based on low cost and high performance low-frequency microwave devices. Through the deep research about the steady oscillation state model of optoelectronic oscillator, the dispersion tuning mechanism based on optical polarization modulation, and the millimeter-wave carrier extraction and multi-channel up and down conversion based on frequency-quadrupling optoelectronic oscillator, innovative achievements can be made with the high working frequency, wide tuing range, high-quality carrier frequency extraction and multi-channel millimeter-wave synchronous up and down conversion based on optoelectronic oscillator. The research will realise high-quality carrier extraction, constitute tunable multi-channel millimeter-wave synchronous up and down conversion system based on frequency-quadrupling optoelectronic oscillator, and reveal the requirements of millimeter-wave systems about the multi-channel synchronous up and down conversion based on frequency-quadrupling optoelectronic oscillator.The research can be combined with wireless communications, radar, electronic warfare, aviation and other technologies to provide a basis for the development of high performance millimeter-wave applications.

针对现代毫米波系统对毫米波上下转换的调谐性、高频工作、多通道并行处理和大带宽的需求并根据国内外发展趋势，提出和论证基于四倍频光电振荡器的可调谐多通道毫米波上下转换，以低成本和高性能的低频微波器件实现高频率、可调谐、多通道并行工作的毫米波上下转换。通过对光电振荡器稳态谐振模型、基于偏振调制的色散调谐机理、基于四倍频光电振荡器的载频提取和多通道上下转换机理的深入研究，在有关基于光电振荡器的多通道毫米波上下转换的高频工作、调谐性能提升、高质量毫米波载频提取，多通道并行工作等关键问题上取得创新性成果。基于工作于毫米波波段的高性能可调谐四倍频光电振荡器，构建可调谐多通道毫米波并行上下转换系统平台，揭示毫米波系统对基于四倍频光电振荡器的可调谐多通道毫米波上下转换的特性需求。本课题的研究成果可与无线通信、雷达、电子对抗、航空等技术结合，为发展高性能毫米波应用系统提供基础。

本项目针对现代毫米波系统对毫米波上下转换的调谐性、高频工作、多通道大带宽并行处理的需求，根据国内外发展趋势，研究和论证基于四倍频光电振荡器的可调谐多通道毫米波上下转换。在基于光电振荡器的多通道毫米波上下转换的高频工作、调谐性能提升、毫米波载频提取质量的提升，多通道信号并行上下转换等关键科学问题上取得进展和突破，实现工作于毫米波波段的可调谐光电振荡器，实现高质量毫米波载频提取，将光电振荡器用于实现多通道信号的并行上下转换，在此基础上构建多通道光载毫米波系统。.研究和实现了基于光电振荡器的高质量可调谐毫米波信号产生，解决可调谐光电振荡器振荡频率和激射波长相关的关键科学问题。提出基于受激布里渊散射上变频效应的可调谐光电振荡器，振荡频率和激射波长无关，实现20-42GHz的宽带调谐；提出基于偏振调制的可调谐四倍频光电振荡器，实现32-42.7 GHz的宽带调谐；提出并实现基于色散调谐的光电振荡器，结合四倍频结构实现大范围调谐，振荡频率和激射波长无关。.研究和实现了基于倍频光电振荡器的高质量载频提取，解决光电振荡器提取载频质量受所携带信息恶化的关键科学问题：利用倍频光电振荡器的分频结构，避免连续分量直接进入光电振荡器的反馈环，大幅提高所提取载频的质量，实现高质量的光子微波下转换。.研究和实现了基于光电振荡器的多通道可调谐上、下转换，解决光电振荡器难以进行毫米波频率下转换以及动态范围小的关键科学问题：基于级联偏振调制器的四倍频光电振荡器，实现多通道宽带信号同时上转换至40GHz毫米波波段；研究并实现了基于偏振调制的光电振荡器的双通道上转换及色散抑制；基于可调谐倍频光电振荡器实现了对宽带射频信号的上转换和相位控制；基于单个双臂MZM实现了大动态范围微波光子下转换。.研究和实现了多通道光载毫米波系统的构建，为发展高性能毫米波应用系统提供基础：基于波分复用技术和光载无线技术构建多通道分布式多发多收系统，实现目标定位；基于SOA的综合非线性效应实现了多通道光载微波系统的光子射频交换。.本项目完成了研究内容和目标，相关研究工作可为新型毫米波系统的军民应用提供理论和技术基础，可为未来一体化卫星载荷和多功能雷达系统的构建提供关键技术支撑。共发表或接收资助论文30篇（SCI/EI检索16篇，EI检索12篇），授权中国发明专利3项，申请中国发明专利3项，培养硕士生6名，协助培养博士生2名。