利用级联马赫<italic style="font-style: italic">-</italic>曾德尔调制器捕获目标距离信息的宽带微波下变频

李翔; 王亚兰; 倪子恒; 罗雄; 张进; 沃江海; 王安乐; 杜诗睿; 彭小牛

doi:10.37188/OPE.20202812.2622

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利用级联马赫-曾德尔调制器捕获目标距离信息的宽带微波下变频

现代应用光学 | 更新时间：2021-01-04

- 利用级联马赫-曾德尔调制器捕获目标距离信息的宽带微波下变频
- Broadband microwave frequency down-conversion using cascade Mach-Zehnder modulators to capture the target distance information
- 光学精密工程 2020年28卷第12期页码：2622-2629
- 作者机构：
  
  1.湖北大学铁电压电材料与器件实验室，湖北武汉 430062
  2.空军预警学院，湖北武汉430019
- 作者简介：
  
  [ "李　翔（1996-），男，湖北荆州人，硕士研究生，2019年于湖北工程学院获得学士学位，主要从事微波光子学方面的研究。E-mail：1282929193@qq.com" ]
  [ "王亚兰（1988-），女，山东济宁人，博士，讲师，2010年于山东师范大学获得学士学位，2015年于武汉大学获得博士学位，主要从微波光子学方面的研究。E-mail：ylwang_opt@126.com" ]
  [ "彭小牛（1984-），男，湖北武汉人，副教授，硕士生导师，2007年、2012年于武汉大学分别获得学士、博士学位，主要从事光电化学材料、新能源器件以及非线性光学等方面的研究。E-mail：xnpeng_hbu@126.com" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(11704107);湖北省自然科学基金资助项目(2020CFB288)
- DOI：10.37188/OPE.20202812.2622
  中图分类号： TN955
- 收稿日期：2020-07-16，
  
  修回日期：2020-09-10，
  
  纸质出版日期：2020-12-15
- 稿件说明：
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李翔,王亚兰,倪子恒等.利用级联马赫-曾德尔调制器捕获目标距离信息的宽带微波下变频[J].光学精密工程,2020,28(12):2622-2629.

LI Xiang,WANG Ya-lan,NI Zi-heng,et al.Broadband microwave frequency down-conversion using cascade Mach-Zehnder modulators to capture the target distance information[J].Optics and Precision Engineering,2020,28(12):2622-2629.
李翔,王亚兰,倪子恒等.利用级联马赫-曾德尔调制器捕获目标距离信息的宽带微波下变频[J].光学精密工程,2020,28(12):2622-2629. DOI： 10.37188/OPE.20202812.2622.

LI Xiang,WANG Ya-lan,NI Zi-heng,et al.Broadband microwave frequency down-conversion using cascade Mach-Zehnder modulators to capture the target distance information[J].Optics and Precision Engineering,2020,28(12):2622-2629. DOI： 10.37188/OPE.20202812.2622.

摘要

提出了基于级联马赫-曾德尔调制器（Mach-Zehnder Modulators， MZMs）的宽带微波光子下变频方法，并且通过该方法产生的中频信号（Intermediate Frequency， IF）得到被探测目标的距离信息。在该方案中，通过控制MZM的工作偏置点和调制指数来实现线性调频（Linear Frequency Modulation， LFM）信号的倍频处理。倍频后的LFM信号通过电延时进行传输来模拟被探测目标的返回信号。同时，通过MZM调制被延迟后的光边带信号。然后，通过低通滤波器得到带有目标距离信息的中频信号。通过模拟仿真实现了中心频率分别为10.8，21.8，32.4 GHz的二倍、四倍、六倍频信号，其信号带宽分别为2.7，5.6，8.4 GHz。随着电延时的增加，IF频率值呈线性减小。该方法灵活性高、精度高，易于实现，在雷达系统的宽带成像系统中具有很大的应用潜力。

Abstract

Based on cascade Mach-Zehnder modulators （MZMs）， a broadband microwave frequency down-conversion method was proposed， and the target distance information was derived from the down-converted intermediate frequency （IF）. In the proposed scheme， a linear frequency modulated microwave signal was multiplicated by controlling the bias point and modulation index of MZM. The multiplicated signal was then transferred through an electric time delay to simulate the retuning signal of the target， and the transferring delayed optical sidebands are modulated on MZM. The IF signal carrying the target distance information was obtained after a low-pass filter. Analogous simulations of frequency doubling， quadruplicating， and sextupling of central frequencies of 10.8， 21.8， and 32.4 GHz and bandwidths of 2.7， 5.6， and 8.4 GHz are achieved. Moreover， as the electrical time delay increases， the IF linearly decreases. The proposed method is proven to be flexible， highly accurate， and easily implemented， demonstrating its great potential in radar systems for wideband imaging systems.

关键词

Keywords

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