参量波长多播光子信道化射频接收关键技术研究

The applications drive the wideband RF receiver toward higher frequencies and larger bandwidths, which poses a significant challenge to digital RF receiver. We propose and demonstrate a photonic approach to a reconfigurable channelized radio frequency (RF) receiver for instantaneous RF spectrum monitoring and analysis. Our approach relies on the generation of high quality copies of the RF input by wavelength multicasting in a 2- pump self-seeded parametric mixer and the use of off-the-shelf filtering element such as Fabry-Perot etalon and wavelength division demultiplexers. The parametric channelizer scheme trades frequency non-degeneracy of the newly generated copies for ease of filtering design. Self seeding scheme employed to wavelength multicast the original RF signal to a large number of copies enables easy reconfigurability of the device by simple tuning of the three input waves, i.e. seed and pumps.The proposed channelized scheme will play a important role in the development of wideband RF receiver.

宽带射频接收机朝着大带宽、高频率发展，要求具有瞬时接收高频宽带信号的能力。信道化技术的出现使得宽带射频接收机的性能得到极大的提高。相对于传统的信道化技术，光纤信道化具有体积小、重量轻、成本低、复杂度小等特点。本项目提出了一种基于波长多播的光纤信道化技术用于实施的射频频谱监测和分析。本方案使用双泵浦自种子激光参量混频器形成多波长，将输入的射频信号高质量地拷贝到每个波长上，后端再经过FP标准具滤波和波分解复用器，将子信道分离。这种信道化接收方式，可以通过调节三个输入波长（1个种子激光和2个泵浦激光）方便的进行重构。并且避免使用光滤波器堆栈，极大了减小了插入损耗。本项目拟研究的光纤信道化系统，将为宽带射频接收机的发展起重要的推动作用。

随着信息技术的迅速发展与不断进步，信号环境也变得越来越复杂。信道化是实现宽带射频接收的一种有效方式，且具有良好的处理同时到达信号的能力。光子信道化不仅具有带宽大、重量轻的优点，并且损耗低、抗电磁干扰能力强，因此它能够很好的解决“电子瓶颈问题”。本项目将光子链路与信道化技术相结合，研究了一种基于光纤四波混频(FWM)和周期性滤波器的光子学信道化接收方案。整个接收系统复杂度大大降低。.对基于光纤FWM效应的光子信道化接收系统进行仿真分析。重点针对基于光纤级联FWM效应的系统结构进行仿真分析，以10个单频信号的组合作为RF信号，信道化后探测到的RF信号在功率上小于4 dB波动。分析了线性相位匹配与强度相关相位匹配对产生的FWM光功率的影响，目的是实现级联FWM的高效发生。提出了基于光反馈系统下级联FWM的高效发生以及在此基础上进行信号组播的系统结构，并进行仿真分析。还计算了所需周期性滤波器的重要参数，为以后的信道化提供合适的周期性滤波器，从而能够对准各个信道。.在理论及仿真分析的基础上，进行实验研究。在两路光输入情况下，分别测试了功率与波长间隔对FWM的影响。实验结果中其中五个信号拷贝的功率波动小于2.5 dB，信噪比约为20 dB。搭建基于反馈系统的高效级联FWM的实验系统，分析了影响级联FWM效应高效发生的众多因素。如泵浦光的功率，泵浦光之间的间隔，还有加载的为抑制受激布里渊散射(SBS)时的RF信号的功率与频率。进行基于反馈系统的RF信号的多路参量组播的实验，最终我们实现了24路RF信号的参量组播，光电探测器(PD)探测了其中的10路组播信号，在频谱仪上可以观察到探测出的RF信号，最后并对这中间的10路载波探测到的RF信号的信噪比与光载波波长之间的关系进行了分析。.项目研究对于光子信道化这一学科方向奠定了理论分析基础，提供了大量实验工作经验，为今后光子信道化技术的发展进行了有益的尝试，项目得到的结果也给以后此类研究提供了很好的依据，会很好的促进这一学科方向的发展。