微波光子測量作為微波光子學(xué)的主干研究方向之一,立足于光子學(xué)的大瞬時帶寬和低傳輸損耗等本征優(yōu)勢,為現(xiàn)代微波測量開辟新途徑。本書針對電磁空間和電磁頻譜等發(fā)展規(guī)劃下微波測量全域?qū)掗_的重大需求和嚴峻挑戰(zhàn),以先進光子學(xué)賦能微波全域 (頻域、時域、空域、能量域)寬開測量,分為頻域測量、時域測量、空域測量、能量域測量四大板塊,系統(tǒng)地介紹了微波光子測量的基本原理、技術(shù)方案和應(yīng)用實踐等研究成果。
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德國洪堡學(xué)者、國家優(yōu)青獲得者、全國優(yōu)秀科技工作者。主持國家重點研發(fā)計劃課題/國家自然科學(xué)基金/教育部新世紀人才項目/教育部霍英東基金/四川省杰出青年基金等10余項,主研國家重點研發(fā)計劃項目/863重大/973課題/國際合作專項重點項目4項
目錄
叢書序
序
第1章 光子學(xué)微波測量 1
1.1 光子學(xué)微波頻域測量 3
1.1.1 微波瞬時頻率測量 3
1.1.2 微波頻譜分析 5
1.2 光子學(xué)微波時域測量 6
1.3 光子學(xué)微波空域測量 7
1.4 光子學(xué)微波能量域測量 8
1.5 小結(jié)與展望 9
參考文獻 9
第2章 光子學(xué)微波頻率測量 12
2.1 微波頻率測量的典型理論方法及進展 12
2.1.1 微波瞬時頻率測量 12
2.1.2 微波多普勒頻移測量 17
2.1.3 微波相位噪聲測量 20
2.2 光子學(xué)微波瞬時頻率測量 22
2.2.1 基于光子學(xué)微波濾波的微波瞬時頻率測量 22
2.2.2 基于光濾波的微波瞬時頻率測量 33
2.2.3 基于光域混頻的微波瞬時頻率測量 38
2.2.4 基于頻率-時間映射的微波瞬時頻率測量 40
2.2.5 基于光子學(xué)數(shù)字化微波瞬時頻率測量 44
2.3 光子學(xué)微波多普勒頻移測量 49
2.3.1 串聯(lián)結(jié)構(gòu)的多普勒頻移測量 49
2.3.2 并聯(lián)結(jié)構(gòu)的多普勒頻移測量 55
2.4 光子學(xué)微波相位噪聲測量 59
2.4.1 基于光延遲線的相位噪聲測量 60
2.4.2 基于微波光子下變頻的微波相位噪聲測量 61
2.4.3 基于雙通道互相關(guān)的微波相位噪聲測量 63
2.5 小結(jié)與展望 63
參考文獻 64
第3章 光子學(xué)微波頻譜分析與測量 72
3.1 頻譜分析的典型理論方法及進展 72
3.2 光子學(xué)掃描型頻譜分析 75
3.3 光子學(xué)實時傅里葉變換與頻譜分析 78
3.3.1 頻率-時間映射法 78
3.3.2 基于時域拉伸的傅里葉變換 83
3.3.3 基于循環(huán)頻移的傅里葉變換 84
3.3.4 光學(xué)分數(shù)階傅里葉變換 86
3.4 光子學(xué)信道化頻譜分析與測量 88
3.4.1 基于多信道光濾波器的信道化分析 88
3.4.2 基于光學(xué)頻率梳的信道化分析 91
3.5 光子學(xué)離散頻域處理與微波頻譜分析 95
3.5.1 基于離散頻域處理的帶寬伸縮技術(shù) 95
3.5.2 基于離散頻域處理的頻譜分析 102
3.6 光子學(xué)分布式電磁干擾實時監(jiān)測 115
3.6.1 應(yīng)用案例一:高速鐵路場景電磁干擾監(jiān)測系統(tǒng)與應(yīng)用 115
3.6.2 應(yīng)用案例二:FAST電磁靜默環(huán)境的超寬帶電磁監(jiān)測 123
3.7 小結(jié)與展望 124
參考文獻 126
第4章 光子學(xué)微波時域測量 135
4.1 光子學(xué)時域測量的典型理論方法及進展 135
4.1.1 光學(xué)梳狀/線性濾波型時域多參數(shù)測量原理 135
4.1.2 光子學(xué)時域測量的進展與挑戰(zhàn) 139
4.2 光子學(xué)微波信號時域多參數(shù)測量 139
4.2.1 窄帶脈沖微波信號的時域多參數(shù)測量 139
4.2.2 寬帶脈沖微波信號的時域多參數(shù)測量 141
4.3 光子學(xué)微波信號調(diào)制格式識別 146
4.3.1 基于多維參數(shù)提取的信號調(diào)制格式識別 146
4.3.2 基于深度學(xué)習(xí)的信號調(diào)制格式識別 152
4.4 光子學(xué)超快/超短脈沖信號檢測 157
4.5 小結(jié)與展望 159
參考文獻 160
第5章 光子學(xué)微波空域測量與定位 162
5.1 空域測量與定位的典型理論方法及進展 162
5.1.1 空域測量對象 162
5.1.2 定位基本原理 166
5.1.3 衛(wèi)星導(dǎo)航的定位與測姿原理 171
5.2 光子學(xué)微波測向技術(shù) 174
5.2.1 角度-功率映射型到達角測量 174
5.2.2 角度-相位映射型到達角測量 178
5.2.3 基于時差的到達角測量 182
5.3 光子學(xué)微波定位技術(shù) 183
5.3.1 間接定位技術(shù) 183
5.3.2 直接定位技術(shù) 193
5.3.3 三維定位技術(shù) 197
5.4 光載衛(wèi)導(dǎo)三維基線測量技術(shù) 205
5.4.1 雙差型光載GNSS測量技術(shù) 205
5.4.2 單差型光載GNSS測量技術(shù) 207
5.5 小結(jié)與展望 212
參考文獻 213
第6章 光子學(xué)微波能量域檢測 217
6.1 低功率信號測量的典型理論與方法及進展 217
6.1.1 相干疊加技術(shù) 217
6.1.2 光電振蕩器注入鎖定增強技術(shù) 220
6.2 低功率寬帶微波信號光子學(xué)檢測 221
6.2.1 基于時域相干疊加的弱微波信號檢測 221
6.2.2 基于頻域相干疊加的弱微波信號檢測 222
6.2.3 基于光電振蕩器增強的微弱信號檢測 238
6.3 高功率微波信號光子學(xué)檢測 246
6.4 小結(jié)與展望 248
參考文獻 248
第7章 光子學(xué)微波測量發(fā)展趨勢與展望 251
7.1 微波光子測量功能一體化 251
7.1.1 多域微波測量功能一體化 251
7.1.2 微波雷達與通信功能一體化 253
7.2 微波光子測量系統(tǒng)集成化 258
7.2.1 微波頻率測量系統(tǒng)的光子學(xué)集成 259
7.2.2 多功能微波光子片上集成系統(tǒng) 261
7.3 微波光子測量技術(shù)智能化 269
7.3.1 AI賦能的微波光子測量技術(shù) 269
7.3.2 光智能計算與芯片 275
7.4 小結(jié)與展望 277
參考文獻 277