973计划项目攻克宽带、大动态毫米波系统的关键核心技术

近日，国家973计划项目“新型宽带大动态毫米波器件及应用中的微波光子学基础研究(项目编号：2012CB315600)”课题验收会在清华大学举行。项目研究成果为我国实现宽带、大动态毫米波系统提供了理论支撑、关键器件与核心技术。

雷达系统、电子对抗、卫星遥感等探测系统正朝着大频率范围、宽带宽、高动态范围的方向发展，其核心问题是如何提高毫米波器件的带宽和动态范围。利用光子学方法产生、分配、控制和处理宽带毫米波信号，被认为是解决上述核心问题的有效途径，代表着微波光子学的发展前沿。在低噪声方面，研究人员发现了光电混合振荡器相噪的受限机理，获得了逼近量子极限的相位噪声水平-165dBc/Hz（@10kHz频偏），揭示了毫米波信号区域分布的噪声演化规律，实现了频率可达THz、相位抖动小于1%的光纤长距离稳相传输。在宽调谐、可重构信号处理方面，研究人员获得了信号处理杂散机理的新认识，扩展了调谐范围；提出电域等效光谱切割新原理，突破Q值物理受限瓶颈。在大动态方面，研究人员发现了光载毫米波作用下半导体载流子的漂移特性，提出了全新的量子结构，为实现大动态范围的毫米波器件奠定了理论基础。

在关键器件研制方面，研究人员实现了带宽100GHz的大饱和电流（28mA）探测器，设计了集混频与可调、可重构滤波于一体的新器件，打破了国外同类器件的禁运限制。结合大动态理论，研究人员实现了简单、稳定、可靠的“大动态光-毫米波转换”链路，设计出了支持L至W相干捷变的、动态范围高达120dBHz2/3的雷达接收前端。研究人员将该技术应用于某型雷达系统中，实现了物体转动多普勒效应的测量，研究成果获得中电集团特等奖。