Radar And Millimeter-Wave System Based On Photonic Technology

本文介绍了光子技术在雷达系统及毫米波通信系统中的应用。光子技术能有效解决传统电子学处理高频信号的难题,特别适用于毫米波段的大容量通信。文章详细阐述了光子雷达系统中基于光子学的RF信号产生和ADC采样过程,以及光子毫米波系统中的毫米波信号产生和调制方法。

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Radar And Millimeter-Wave System Based On Photonic Technology

写在前面:

        近些年来,光子技术的不断发展催生了许多学科的发展与进步,对于通信系统而言,在swAp(Size、Weight And Power)和一定信道容量的限制下实现尽可能多的数据容量通信是我们所有人共同的梦想。然而,无线电的传输带宽和数据容量显然是不能够满足我们的渴望,高速大容量的通信手段依赖于光子技术的发展,基于光子技术的雷达系统和毫米波系统也是国内外研究的重点。因此在这里简要说明一下这两种系统在信号处理方面的不同点。

       要想实现更高速率更大容量的数据通信,则必须使用更大带宽的信号,但是传统的电子学处理方法已经不能够处理几GHz甚至几十GHz上百GHz的数据,但是光却可以轻易的做到这一点。未来的通信手段是基于SDR的数字通信系统,其中ADC扮演着十分重要的角色,但高频宽带信号对于ADC来言仍然是个瓶颈,而基于光子技术的ADC则恰巧解决了这个问题,那么接下来我将为大家简要介绍一下基于光子技术的雷达系统和毫米波系统信号处理的方式。


1、Photonics-basedcoherent radar system

我们直接用图来说明系统的工作原理。

         上图是光子雷达系统的收发机系统原理图,它主要由基于光子学的RF信号产生器和基于光子学的ADC组成。直接点来讲,光子技术主要应用在发射机RF信号的产生部分和接收机ADC的采样部分。

         光子雷达系统的载波信号由MLL(锁模激光器)产生,它产生一系列脉冲性的光脉冲信号,后面通过Photonic-filter(光滤波器)从中挑选出两个频点的载波信号,利用外差式的原理,一路信号经过MZM(马赫增德尔调制器)与基带雷达脉冲信号调制,另一路信号经过频移系统产生一定的频移。(频移的原因是:根据奈奎斯特带通采样定理,载波频率不能是采样频率的整数倍,而锁模激光器产生的频率恰巧不能克服这个困难,因此采用了频移系统)这样两路信号合成之后经过光电二极管进行拍频即可产生任意频率的已调波信号。理论来说,可以产生光电二极管内任意频点的信号,大约几十GHz到几百GHz。

         光子雷达系统的信号接收部分前端主要是PADC(光子模数转换器),将接收到的信号利用MLL(锁模激光器)产生的高频光脉冲直接采样,极大的增大了采样频率,后面经过交织串并变换,将高速数据流转化为多路慢速并行数据流,通过慢速ADC采样即可进入DSP(数字信号处理)进行计算机处理。

2、Photonic Milliter-Wave System

也是直接上图说明基于光子技术的毫米波通信原理:

         上面的图看似复杂,其实很容易理解,发射机主要是由毫米波的产生部分和毫米波调制部分组成,接收机也是利用外差式的信号处理方法,这里仅简单介绍发射机部分,与光子雷达系统做一个简单的对比。

         光子雷达系统的载波信号是由MLL(锁模激光器)产生脉冲信号,从中滤出所需的载波信号进行调制,而光子毫米波系统是利用两个激光源分别产生两路CW(连续波)信号,经过拍频产生载波调制信号。如上图所示:ECL(外部激光源)产生一路单频稳定CW光信号,经过EDFA放大,进入MZM-1,另一路进入MZM-1的信号是由LO产生频率为f0/2的单频信号,MZM-1利用双边带载波抑制的调制方式进行载波调制,这样出来的即是两路频差为f0的载波信号,后面也是和光子雷达同样的思路,上边带信号进入MZM与基带数字信号进行调制,下边带信号与调制后的上边带载波信号经过光电二极管混频,拍频出来的信号正好是频率为f0的毫米波信号。发射机的毫米波调制原理简单来讲就是如此。

         至于具体的细节,三言两语也无法讲透,等到以后有机会在与大家分享,欢迎有想法的同行前来讨论。





资源下载链接为: https://pan.quark.cn/s/d9ef5828b597 在本文中,我们将探讨如何通过 Vue.js 实现一个带有动画效果的“回到顶部”功能。Vue.js 是一款用于构建用户界面的流行 JavaScript 框架,其组件化和响应式设计让实现这种交互功能变得十分便捷。 首先,我们来分析 HTML 代码。在这个示例中,存在一个 ID 为 back-to-top 的 div 元素,其中包含两个 span 标签,分别显示“回到”和“顶部”文字。该 div 元素绑定了 Vue.js 的 @click 事件处理器 backToTop,用于处理点击事件,同时还绑定了 v-show 指令来控制按钮的显示与隐藏。v-cloak 指令的作用是在 Vue 实例渲染完成之前隐藏该元素,避免出现闪烁现象。 CSS 部分(backTop.css)主要负责样式设计。它首先清除了一些默认的边距和填充,对 html 和 body 进行了全屏布局,并设置了相对定位。.back-to-top 类则定义了“回到顶部”按钮的样式,包括其位置、圆角、阴影、填充以及悬停时背景颜色的变化。此外,与 v-cloak 相关的 CSS 确保在 Vue 实例加载过程中隐藏该元素。每个 .page 类代表一个页面,每个页面的高度设置为 400px,用于模拟多页面的滚动效果。 接下来是 JavaScript 部分(backTop.js)。在这里,我们创建了一个 Vue 实例。实例的 el 属性指定 Vue 将挂载到的 DOM 元素(#back-to-top)。data 对象中包含三个属性:backTopShow 用于控制按钮的显示状态;backTopAllow 用于防止用户快速连续点击;backSeconds 定义了回到顶部所需的时间;showPx 则规定了滚动多少像素后显示“回到顶部”按钮。 在 V
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