隨著微波射頻信號與光電子傳輸處理工程緊密結(jié)合，微波光子學(xué)得以迅速發(fā)展。微波光子學(xué)不僅解決了傳統(tǒng)電子在光學(xué)上的損耗，而且在性能上具有更大的優(yōu)勢。該學(xué)科通過結(jié)合射頻微波信號和光纖接入技術(shù)，引入射頻信號光纖傳輸技術(shù)，結(jié)合實際應(yīng)用直接推動通信技術(shù)逐漸向高速、低成本的方向發(fā)展。

1微波信號光學(xué)的發(fā)展促進(jìn)微波射頻信號的光學(xué)發(fā)生

    微波信號光學(xué)是指光子學(xué)器件在微波信號頻段的研究、應(yīng)用，簡言之，就是研究微波和光波相關(guān)信息的學(xué)科。最早的研究主要在調(diào)節(jié)關(guān)源、傳輸介質(zhì)以及光學(xué)可控、可探測等核心技術(shù)。近年來伴隨著微波信號光學(xué)在電子工程領(lǐng)域、光通信領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使得微波光子學(xué)逐步出現(xiàn)高頻化、集成化、低成本的趨勢。由于光纖傳輸射頻微波信號具有寬帶大、損耗小的特點(diǎn)，在處理信號的過程中可以為射頻信號提供更長得時間，使得射頻微波信號在光纖中更好的提供處理信號的采樣率，增強(qiáng)抗電磁干擾性能。尤其是在射頻微波信號的變頻處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、濾波處理等方面產(chǎn)生的ROF傳輸微波信號使得信號的傳輸和處理技術(shù)日益成熟、系統(tǒng)更加完善。

2射頻微波信號的光學(xué)處理

2.1光纖傳輸系統(tǒng)一ROF系統(tǒng)

    光纖無限ROF系統(tǒng)為未來移動互聯(lián)與無限介入網(wǎng)絡(luò)提供優(yōu)質(zhì)的交互式寬帶多媒體服務(wù)，該系統(tǒng)由三部分組成，包括復(fù)雜射頻微波信號處理中心站、實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換及接受發(fā)射無線基點(diǎn)和傳輸射頻微波信號的光纖網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)工作原理類似現(xiàn)在軟件工程的“云”，在ROF 系統(tǒng)中，射頻微波信號從中心站傳輸?shù)礁鱾€基點(diǎn)，在各個基點(diǎn)借助光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線的發(fā)射與接受?；c(diǎn)發(fā)射與接受的過程中無需任何頻率轉(zhuǎn)換，信號的處理集中在中心站且被多個基點(diǎn)共享這種中心站和基點(diǎn)之間的相互聯(lián)系，相互共享，實現(xiàn)了不同速率數(shù)據(jù)之間的傳輸，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源使用頻率，實現(xiàn)資源的動態(tài)管理，降低網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)、安裝成本，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的升級。因此，這種技術(shù)在未來有望在寬帶接入、移動通信、車載通信等方面廣泛應(yīng)用。

2.2射頻信號光纖傳輸技術(shù)的優(yōu)勢

    射頻信號光纖傳輸技術(shù)是光纖無限系統(tǒng)最直接的系統(tǒng)鏈路結(jié)，其中IF-over-Fibre 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的信號傳輸不易受光纖色散效應(yīng)，雙邊帶調(diào)制技術(shù)也符合系統(tǒng)應(yīng)用要雙邊帶調(diào)制技術(shù)也符合系統(tǒng)應(yīng)用要求。射頻微波信號光纖傳輸技術(shù)是將射頻微波與光纖通信的優(yōu)勢結(jié)合起來的技術(shù)。射頻微波信號可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，實現(xiàn)天線與中心數(shù)據(jù)分離，降低損耗，增強(qiáng)通信、偵查系統(tǒng)抗毀性、隱蔽性;寬帶能夠保證各類通信和電子信號的不失真地進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸;在90dB 的信號范圍內(nèi)，該技術(shù)能夠同時兼顧系統(tǒng)的靈敏度，不會因為光纖的遠(yuǎn)程傳輸過程中損失任何信息;最重要的是保證光纖傳輸?shù)陌踩?，保證信號不泄露，不容易受到周圍電磁環(huán)境的干擾，穩(wěn)定可靠。除此之外，在發(fā)達(dá)國家可以利用MMF網(wǎng)絡(luò)和目前已經(jīng)成熟的微波器件技術(shù)實施射頻信號光纖傳輸技術(shù)。

3 射頻微波信號在光纖傳輸過程中的應(yīng)用

    在信號傳輸方面，利用射頻信號在光纖中傳輸處理技術(shù)克服傳統(tǒng)相控陣天線只能向特定方向輻射波數(shù)的弊端，將相控陣天線雷達(dá)尺寸縮到更小，重量更輕，損失更小。采取不同長度光纖分布的方式引起不同通道的轉(zhuǎn)移，將地面數(shù)據(jù)控制中心建設(shè)在遠(yuǎn)離天線建設(shè)的區(qū)域，

    天線場地可以安裝在城市郊區(qū)增強(qiáng)信號，將數(shù)據(jù)處理設(shè)備、解調(diào)器等設(shè)備安裝在城市內(nèi)方便生活。與此同時，鑒于射頻信號光纖傳輸技術(shù)具有解決電磁干擾、大寬帶、安全數(shù)據(jù)連接、對微波信號頻率快速、遠(yuǎn)大范圍測量等問題的優(yōu)勢，在國防、軍事領(lǐng)域得到普遍的推廣。在3G/4G覆蓋的區(qū)域，靈活應(yīng)用地鐵、商場、車站、展覽中心、機(jī)場等室內(nèi)建筑建立中心數(shù)據(jù)控制點(diǎn)和分布式光纖系統(tǒng)，提高覆蓋率，增強(qiáng)信號質(zhì)量。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，射頻微波信號廣泛應(yīng)用于光學(xué)活性組織的檢查、光學(xué)分子成像等醫(yī)學(xué)中。例如，在醫(yī)學(xué)成像中可以利用水聽器對100MNz的超聲波掃描進(jìn)行校準(zhǔn)。在無線網(wǎng)接入方面，簡化天線單元達(dá)到WLAN的整個覆蓋是關(guān)鍵，而在歐美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)利用商業(yè)化射頻微波信號在光纖中傳輸處理技術(shù)應(yīng)用于整個WLAN系統(tǒng)，使得室內(nèi)無線接入網(wǎng)的覆蓋面積大大增加。

4總結(jié)

    作為一種新興的通信技術(shù)，射頻微波信號在光纖中的傳輸處理技術(shù)得到越來越多領(lǐng)域的關(guān)注。鑒于射頻微波光纖技術(shù)的低損耗、大寬帶、安全保密等特性，在各頻段信息傳輸、移動通信、軍事電子戰(zhàn)、電子對抗以及3G/4G覆蓋的眾多領(lǐng)域，將有廣闊的應(yīng)用前景。

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文/張磊 作者單位 中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所河北 省石家莊市050081