【摘要】：我們的社會(huì)在逐步發(fā)展,高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)也越來(lái)越進(jìn)步,為了提高通信的速度與準(zhǔn)確度,很多學(xué)者們都想到了把無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)與光通信結(jié)合在一起。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法,學(xué)者們開(kāi)辟了一個(gè)新興的、把微波和光學(xué)結(jié)合在一起的、交叉互補(bǔ)的學(xué)科,那就是微波光子學(xué)(Microwave Photonics,MWP)。該領(lǐng)域主要是研究如何把光子知識(shí)利用到微波信號(hào)上來(lái),進(jìn)而進(jìn)行產(chǎn)生、處理和傳輸。以此作為基礎(chǔ),衍生出來(lái)的微波光子濾波器(Microwave Photonic Filters,MPF),具有很多傳統(tǒng)方法中的電域?yàn)V波器所不具備的優(yōu)勢(shì),例如可以克服電子瓶頸的限制、瞬時(shí)帶寬大、帶寬可調(diào)諧可重構(gòu)、損耗低、占用空間很小、抗電磁干擾能力強(qiáng)等等。微波光子濾波器可以使用在光載無(wú)線電傳輸系統(tǒng)(Radio-over-Fiber,RoF)、光控相控陣?yán)走_(dá)和電子對(duì)抗等非常廣泛的領(lǐng)域。微波光子濾波器作為通信鏈路中非常重要的模塊,質(zhì)量的好壞會(huì)對(duì)整個(gè)通信系統(tǒng)的性能造成直接的影響。本文主要研究基于受激布里淵散射效應(yīng)(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)的不同種類的單通帶微波光子濾波器、寬頻率可調(diào)諧微波光子濾波器和通帶可重構(gòu)的微波光子陷波濾波器。本文介紹了微波光子學(xué)和微波光子濾波器的基本理論、國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展和應(yīng)用,以及受激布里淵散射發(fā)生的過(guò)程,也介紹了布里淵增益譜損耗譜、耦合方程、閾值等,搭建實(shí)際鏈路系統(tǒng)測(cè)試了布里淵頻移。利用增益譜和損耗譜的抵消,增加濾波器的頻率可調(diào)諧范圍。布里淵的增益譜和損耗譜的峰值中心頻率如果相同,那么它們二者就可以相互抵消,這樣如果引入多個(gè)泵浦光信號(hào),讓相鄰的泵浦光與泵浦光之間的頻率間隔設(shè)為2v_B(v_B為布里淵頻移),這樣高頻區(qū)的泵浦光產(chǎn)生的增益譜與低頻區(qū)泵浦光的損耗譜就會(huì)抵消,就使濾波器的可調(diào)諧中心頻率的范圍為2Nv_B(N是泵浦光的個(gè)數(shù))。利用相位調(diào)制、強(qiáng)度調(diào)制、受激布里淵散射效應(yīng)構(gòu)建了單通帶微波光子濾波器系統(tǒng),進(jìn)行了理論分析、數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,探究了3dB帶寬和帶外抑制比隨著泵浦功率的變化情況,對(duì)比了激光源直接作為泵浦信號(hào)和調(diào)制信號(hào)作為泵浦信號(hào)的濾波器這兩種系統(tǒng)的穩(wěn)定性。普通濾波器的頻率調(diào)諧范圍約為0.5GHz-18.3GHz,3dB帶寬為23MHz,帶外抑制比為30dB;寬調(diào)諧濾波器的頻率調(diào)諧范圍約為0.9 GHz-31.3GHz,3dB帶寬為26MHz,帶外抑制比為26dB。本文設(shè)計(jì)了一種與之前通帶濾波器頻率響應(yīng)相反的陷波濾波器,通過(guò)改變泵浦信號(hào)的個(gè)數(shù)和頻率,實(shí)現(xiàn)陷波個(gè)數(shù)、陷波頻率和陷波譜型的重構(gòu)。有三種情況:當(dāng)?shù)谝晃⒉ㄐ盘?hào)源的輸入頻率為2v_B時(shí),系統(tǒng)會(huì)輸出單個(gè)陷波,且中心頻率可調(diào)諧范圍取決于泵浦信號(hào)的數(shù)量;當(dāng)頻率大于2v_B時(shí),濾波器可以產(chǎn)生多個(gè)陷波,且泵浦信號(hào)個(gè)數(shù)不同,陷波個(gè)數(shù)不同;當(dāng)頻率在0到v_B之間時(shí),多個(gè)泵浦信號(hào)產(chǎn)生的增益譜相互疊加,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)帶寬被展寬的陷波。
【圖文】：

圖 1.1 傳統(tǒng)微波濾波器用來(lái)接收從外部獲得的微波信號(hào)，然后輸入至微波電路中進(jìn)行輸出。從圖中可以看出，傳統(tǒng)電域?yàn)V波器受制于電子瓶頸，易損耗大，系統(tǒng)不穩(wěn)定，而且靈活度不夠。而微波光子濾波的系線仍然是接收外來(lái)的微波信號(hào)輸入到調(diào)制器中，把微波信號(hào)加

從圖中可以看出，傳統(tǒng)電域?yàn)V波器受制于電子瓶頸，易受電系統(tǒng)損耗大，系統(tǒng)不穩(wěn)定，而且靈活度不夠。而微波光子濾波的系統(tǒng)如，天線仍然是接收外來(lái)的微波信號(hào)輸入到調(diào)制器中，把微波信號(hào)加載到，在光信號(hào)處理器中進(jìn)行傳輸和處理，通過(guò)光電探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換之原來(lái)的微波信號(hào)再輸出[10]。雖然結(jié)構(gòu)變得更復(fù)雜一些，使用的光器件種，但系統(tǒng)損耗低、帶寬大且可調(diào)諧可重構(gòu)、抗電磁干擾能力強(qiáng)，性能更所以，研究微波光子學(xué)，對(duì)科學(xué)的進(jìn)步，人類的發(fā)展，，通信的便捷準(zhǔn)至關(guān)重要的意義。研究人員主要把該學(xué)科用在以下幾個(gè)方面：
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN713

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本文編號(hào)：2618090