卫星微波光子通信系统原理与技术

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内容简介: 微波光子技术融合了微波和激光技术的优点,在光域实现微波信号的产生、传输和处理,具有带宽大、速率高、体积小、重量轻、功耗低,以及高保密性和抗电磁干扰等优势,被认为是构建未来卫星信息系统的理想方案,在预警探测、导航定位、深空探测以及全球通信等军事和民用领域具有广泛的应用前景。
本书内容丰富、新颖,理论讲解与技术实现相结合,是国内首部卫星微波光子通信领域的专著。全书首先介绍了微波光子学的基本理论,并引出了卫星微波光子通信系统的概念,比较了卫星微波光子通信系统与地面光载无线系统、自由空间光无线系统和卫星数字光通信系统的异同;然后重点介绍了卫星微波光子通信系统全光微波信号产生和频率变换、频率测量、调制、偏置点优化及控制、非线性抑制、信号传输与接收等关键技术;最后总结了星上微波光子技术的应用研究进展。
本书可作为空间光通信专业研究生、本科高年级学生的教材,也可供从事空间信息网络以及微波光子技术研究的科研人员和高等院校师生参考。

目录: 1章 微波光子学基本概念
1.1 微波光子学产生的背景
1.2 微波光子学关键技术
1.2.1 微波信号光学产生技术
1.2.2 微波信号光域变频技术
1.2.3 微波信号光调制技术
1.2.4 光载微波的检测技术
1.2.5 其他技术
1.3 微波光子学系统的应用
参考文献
第2章 卫星微波光子通信系统
2.1 卫星微波光子通信系统结构
2.1.1 ATP子系统
2.1.2 通信子系统
2.2 星间微波光子链路关键器件
2.2.1 激光器
2.2.2 电光调制器
2.2.3 光放大器
2.2.4 光学天线
2.2.5 光探测器
2.3 星间微波光子通信的优点
2.4 卫星微波光子通信系统与其他系统比较
2.4.1 与ROF系统比较
2.4.2 与ROFSO系统比较
2.4.3 与卫星数字光通信系统比较
参考文献
第3章 卫星微波光子通信系统全光微波本振信号产生及频率变换技术
3.1 卫星微波光子通信系统全光微波本振信号产生技术
3.1.1 基于光注入锁定的全光微波本振信号产生
3.1.2 基于光锁相环的全光微波本振信号产生
3.1.3 基于外部调制器的全光微波本振信号产生
3.1.4 基于双波长激光器的全光微波本振信号产生
3.2 卫星微波光子通信系统全光微波频率变换技术
3.2.1 基于直接调制激光器的全光微波频率变换
3.2.2 基于外部调制器的全光微波频率变换
3.2.3 基于光学器件的非线性效应的全光微波频率变换
参考文献
第4章 卫星微波光子通信系统频率测量技术
4.1 基于微波功率映射关系的测频技术
4.1.1 基于光纤光栅和相位调制器测量微波信号频率的方法
4.1.2 基于sagnac环的微波频率测量方法
4.1.3 基于偏振调制器的微波频率测量方法
4.2 基于光功率映射关系的测频技术
4.2.1 级联两个MZM的微波频率测量方法
4.2.2 基于MZI的光功率检测频率测量方法
参考文献
第5章 卫星微波光子通信系统调制技术
5.1 调制器基本类型
5.2 直接调制
5.2.1 半导体激光器(LD)直接调制原理
5.2.2 半导体发光二极管(LED)的调制特性
5.2.3 半导体光源的模拟调制
5.2.4 半导体光源的脉冲编码数字调制
5.3 外调制
5.3.1 外调制器分类
5.3.2 电光调制物理基础
5.3.3 电光相位调制器
5.3.4 电光强度调制器
5.4 偏振调制
参考文献
第6章 卫星微波光子通信系统多频段调制的偏置相位优化
6.1 调制器直流偏置相位的优化
6.1.1 二阶非线性失真影响情况
6.1.2 有二阶非线性失真影响情况
6.2 调制器直流偏置相位漂移的抑制
6.2.1 基于输入/输出功率比抑制技术
6.2.2 基于射频扰动信号谐波比抑制技术
6.2.3 基于射频扰动信号混频抑制技术
6.3 适用于任意偏置相位的DE?MZM自动偏置控制
参考文献
第7章 卫星微波光子通信系统调制非线性失真特性
7.1 调制非线性与链路失真
7.1.1 单路信号输入
7.1.2 双音信号输入
7.1.3 多路信号输入
7.2 调制非线性的抑制
7.2.1 基于光边带去除的非线性抑制技术
7.2.2 基于非线性抵消的非线性抑制方法
7.3 基于线偏振光偏振方向控制的星间微波光子链路
7.3.1 链路实现原理
7.3.2 链路性能仿真
参考文献
第8章 卫星振动对星间微波光子链路的影响
8.1 卫星振动对星间微波光子链路的影响
8.1.1 卫星振动对单路输入星间微波光子链路的影响
8.1.2 卫星振动对两路输入星间微波光子链路的影响
8.2 抑制卫星振动对星间微波光子链路的影响
8.2.1 自适应带宽
8.2.2 改变光束宽度
8.2.3 功率控制
8.2.4 通道分集
8.2.5 振动隔离
8.2.6 自我调节前反馈
参考文献
第9章 星上微波光信号的发送与传输
9.1 高斯光束的特性
9.2 高斯光束的发送
9.3 高斯光束的空间传播
9.4 高斯光束的聚焦与准直
9.4.1 高斯光束经透镜后参数的变化
9.4.2 高斯光束的准直
9.5 高斯光束的接收
参考文献
第10章 星上微波光信号的接收
10.1 接收检测原理
10.1.1 直接探测
10.1.2 外差探测
10.2 强度调制直接检测技术
10.3 相位调制干涉检测技术
10.4 相位调制相干检测技术
参考文献
第11章 星上微波光子应用研究进展
11.1 微波光子通信
11.1.1 数字通信链路
11.1.2 模拟通信链路
11.2 微波光子信号处理
11.2.1 光学微波本振源
11.2.2 光学本振分束
11.2.3 光域内频率转换
11.2.4 光交换
11.2.5 波束形成
11.2.6 星上微波光子转发器
11.3 微波光子传感
11.4 卫星内部光线链路
11.5 空间光学器件的质量标准
参考文献