I. INTRODUCTION
M ICROWAVE PHOTONICS (MWP) enables the trans- mission and processing of radio frequency (RF) signals
with unprecedented features as compared to other approaches
based on traditional microwave technologies [1]–[3]. An MWP
signal processor is a photonic subsystem designed with the aim
of carrying equivalent tasks to those of an ordinary microwave
filter within an RF system or link, bringing supplementary advantagesinherenttophotonicssuchaslowloss,highbandwidth,
immunity to electromagnetic interference, and also providing
features which are very difficult or even impossible to achieve
with traditional technologies, such as fast tunability and reconfigurability.
A considerable amount of work has been carried out within
the field of MWP signal processing as it is instrumental for the
implementation of many functionalities including filtering, arbitrary waveform generation, optical beam-steering, analog-todigital conversion and, more recently, frequency measurement.
Manuscript received June 18, 2012; revised September 24, 2012; accepted
September 28, 2012. Date of publication October 03, 2012; date of current version January 07, 2013. This work was supported by the Generalitat Valenciana
through the PROMETEO 2008/092 Research Excellency Award.
J. Capmany, J. Mora, J. Sancho, J. Lloret, and S. Sales are with the Optical
and Quantum Communications Group, Institute of Telecommunications and
Multimedia,UniversitatPolitécnicadeValencia,46021Valencia,Spain(e-mail:
jcapmany@iteam.upv.es; jmalmer@iteam.upv.es; juasandu@iteam.upv.es;
jualloso@iteam.upv.es; ssales@dcom.upv.es).
I. Gasulla was with the Optical and Quantum Communications Group, Institute of Telecommunications and Multimedia, Universitat Politécnica de Valencia, 46021 Valencia, Spain. She is now with Stanford University, Stanford,
CA 94305 USA (e-mail: igasulla@stanford.edu).
Color versions of one or more of the figures in this paper are available online
at http://ieeexplore.ieee.org.
Digital Object Identifier 10.1109/JLT.2012.2222348
The interested reader can find very detailed descriptions of
the advantages as compared to traditional microwave filtering
technologies, fundamental principles, limitations, and relevant progress reached within the field up to 2005 in several
review papers [4]–[6]. Since then, relevant work and progress
have been carried out in four main areas: 1) addressing and
overcoming several important limitations; 2) the integration
of MWP filters on a chipset; 3) development of measurement
techniques; and 4) expanding their range of applications.
The purpose of this paper is to describe the most significant advances achieved within these four areas during the
last six-seven years. After a brief refreshment of the basic
concepts of MWP signal processing carried in Section II, we
devote a specific and independent section to each of these four
research areas. Section III reports the work on addressing and
overcoming the most important limitations that restrict the
operation of MWP filters. Section IV describes the salient work
on the emergent area of filter integration, while the efforts on
the characterization of MWP filters by the so-called figures of
merit are reported in Section V.
A comprehensive treatment of novel reported applications
of MWP signal processors is presented in Section VI. Finally,
this paper is summarized and future directions pointed in
Section VII.
For the sake of completeness, a reference list with over 100
papers published since 2005 is provided that supplements the
more than 200 references already included in former review papers [4]–[6].
II. BASIC CONCEPTS ON MWP SIGNAL PROCESSING
Fig. 1 illustrates the basic operating principles of an MWP
signal processor. The starting point is an input RF signal with
spectrum sidebands centered at frequency , as shown in
point 1. This signal which can have its origin either from an RF
generator or from the detection by means of a single or an array
of antennas modulates the output of an optical source to upconvert its spectrum to the optical region of the spectrum (point 2),
such that the sidebands are now centered at , where
represents the central frequency of the optical source. The
combined optical signal is then processed by an optical system
composed of several photonic devices and characterized by an
overalllumpedoptical fieldtransferfunction .Themission
of the optical system is to modify the spectral characteristics of
the sidebands, so at its output, they are modified according to a
specified requirement as illustrated in point 3.Finally,an optical
detector is employed to downconvert the processed sidebands
again to the RF part of the spectrum by suitable beating with
I. INTRODUCTIONM ICROWAVE PHOTONICS (MWP) enables the trans- mission and processing of radio frequency (RF) signalswith unprecedented features as compared to other approachesbased on traditional microwave technologies [1]–[3]. An MWPsignal processor is a photonic subsystem designed with the aimof carrying equivalent tasks to those of an ordinary microwavefilter within an RF system or link, bringing supplementary advantagesinherenttophotonicssuchaslowloss,highbandwidth,immunity to electromagnetic interference, and also providingfeatures which are very difficult or even impossible to achievewith traditional technologies, such as fast tunability and reconfigurability.A considerable amount of work has been carried out withinthe field of MWP signal processing as it is instrumental for theimplementation of many functionalities including filtering, arbitrary waveform generation, optical beam-steering, analog-todigital conversion and, more recently, frequency measurement.Manuscript received June 18, 2012; revised September 24, 2012; acceptedSeptember 28, 2012. Date of publication October 03, 2012; date of current version January 07, 2013. This work was supported by the Generalitat Valencianathrough the PROMETEO 2008/092 Research Excellency Award.J. Capmany, J. Mora, J. Sancho, J. Lloret, and S. Sales are with the Opticaland Quantum Communications Group, Institute of Telecommunications andMultimedia,UniversitatPolitécnicadeValencia,46021Valencia,Spain(e-mail:jcapmany@iteam.upv.es; jmalmer@iteam.upv.es; juasandu@iteam.upv.es;jualloso@iteam.upv.es; ssales@dcom.upv.es).I. Gasulla was with the Optical and Quantum Communications Group, Institute of Telecommunications and Multimedia, Universitat Politécnica de Valencia, 46021 Valencia, Spain. She is now with Stanford University, Stanford,CA 94305 USA (e-mail: igasulla@stanford.edu).Color versions of one or more of the figures in this paper are available onlineat http://ieeexplore.ieee.org.Digital Object Identifier 10.1109/JLT.2012.2222348The interested reader can find very detailed descriptions ofthe advantages as compared to traditional microwave filteringtechnologies, fundamental principles, limitations, and relevant progress reached within the field up to 2005 in severalreview papers [4]–[6]. Since then, relevant work and progresshave been carried out in four main areas: 1) addressing andovercoming several important limitations; 2) the integrationof MWP filters on a chipset; 3) development of measurementtechniques; and 4) expanding their range of applications.The purpose of this paper is to describe the most significant advances achieved within these four areas during thelast six-seven years. After a brief refreshment of the basicconcepts of MWP signal processing carried in Section II, wedevote a specific and independent section to each of these fourresearch areas. Section III reports the work on addressing andovercoming the most important limitations that restrict theoperation of MWP filters. Section IV describes the salient workon the emergent area of filter integration, while the efforts onthe characterization of MWP filters by the so-called figures ofmerit are reported in Section V.A comprehensive treatment of novel reported applicationsof MWP signal processors is presented in Section VI. Finally,this paper is summarized and future directions pointed inSection VII.For the sake of completeness, a reference list with over 100papers published since 2005 is provided that supplements themore than 200 references already included in former review papers [4]–[6].II. BASIC CONCEPTS ON MWP SIGNAL PROCESSINGFig. 1 illustrates the basic operating principles of an MWPsignal processor. The starting point is an input RF signal withspectrum sidebands centered at frequency , as shown inpoint 1. This signal which can have its origin either from an RFgenerator or from the detection by means of a single or an arrayof antennas modulates the output of an optical source to upconvert its spectrum to the optical region of the spectrum (point 2),such that the sidebands are now centered at , whererepresents the central frequency of the optical source. Thecombined optical signal is then processed by an optical systemcomposed of several photonic devices and characterized by anoveralllumpedoptical fieldtransferfunction .Themission
of the optical system is to modify the spectral characteristics of
the sidebands, so at its output, they are modified according to a
specified requirement as illustrated in point 3.Finally,an optical
detector is employed to downconvert the processed sidebands
again to the RF part of the spectrum by suitable beating with
การแปล กรุณารอสักครู่..
I. บทนำ
M ICROWAVE PHOTONICS (MWP) ช่วยให้ภารกิจของทรานส์และการประมวลผลของคลื่นความถี่วิทยุ (RF)
สัญญาณที่มีคุณสมบัติที่เป็นประวัติการณ์เมื่อเทียบกับวิธีการอื่นๆ
บนพื้นฐานของเทคโนโลยีไมโครเวฟแบบดั้งเดิม [1] - [3] MWP ประมวลผลสัญญาณเป็นระบบย่อยโทนิคออกแบบมาโดยมีวัตถุประสงค์ในการดำเนินงานที่เทียบเท่ากับของไมโครเวฟสามัญกรองภายในระบบRF หรือการเชื่อมโยงนำ advantagesinherenttophotonicssuchaslowloss เสริม highbandwidth, ภูมิคุ้มกันต่อสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าและยังให้คุณสมบัติที่จะยากมากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุด้วยเทคโนโลยีแบบดั้งเดิมเช่น tunability ได้อย่างรวดเร็วและ reconfigurability. จำนวนมากของการทำงานได้รับการดำเนินการภายในเขตของการประมวลผลสัญญาณ MWP มันเป็นประโยชน์สำหรับการดำเนินงานของฟังก์ชันการทำงานหลายอย่างรวมทั้งการกรองรุ่นรูปแบบของคลื่นโดยพลการคานออปติคอล. -steering แปลงอนาล็อก todigital และเมื่อเร็ว ๆ นี้การวัดความถี่ต้นฉบับที่ได้รับ18 มิถุนายน 2012; ปรับปรุง 24 กันยายน 2012; ได้รับการยอมรับวันที่ 28 กันยายน 2012 วันที่ของสิ่งพิมพ์ 3 ตุลาคม 2012; วันที่รุ่นปัจจุบัน 7 มกราคม 2013 งานนี้ได้รับการสนับสนุนจาก Generalitat Valenciana ผ่าน PROMETEO 2008/092 วิจัย ฯพณฯ รางวัล. เจ Capmany เจโมราเจโชเจโยเรทและเอสมียอดขายกับออฟติคอลและควอนตัมกลุ่มสื่อสารโทรคมนาคมสถาบันและมัลติมีเดียUniversitatPolitécnicadeValencia, 46021Valencia, สเปน (E-mail: jcapmany@iteam.upv.es ; jmalmer@iteam.upv.es; juasandu@iteam.upv.es; jualloso@iteam.upv.es; ssales@dcom.upv.es.) ครั้งที่หนึ่ง Gasulla อยู่กับควอนตัมแสงและกลุ่มสื่อสารโทรคมนาคมสถาบันและมัลติมีเดีย Universitat Politécnicaเดอบาเลนเซียบาเลนเซีย 46021, สเปน ตอนนี้เธออยู่กับ Stanford University, Stanford, CA 94305 USA. (E-mail: igasulla@stanford.edu) รุ่นสีหนึ่งหรือมากกว่าของตัวเลขในกระดาษนี้มีอยู่ทั่วไปที่ http://ieeexplore.ieee.org ระบุวัตถุดิจิตอล 10.1109 / JLT.2012.2222348 ผู้อ่านที่สนใจสามารถหาคำอธิบายรายละเอียดมากของข้อได้เปรียบเมื่อเทียบกับการกรองไมโครเวฟแบบดั้งเดิมเทคโนโลยีหลักการพื้นฐานข้อจำกัด และความคืบหน้าของงานที่เกี่ยวข้องถึงภายในสนามได้ถึงปี 2005 ในหลายเอกสารทบทวน[4] - [6] ตั้งแต่นั้นมาการทำงานที่เกี่ยวข้องและความคืบหน้าได้รับการดำเนินการในพื้นที่สี่หลัก: 1) ที่อยู่และการเอาชนะข้อจำกัด ที่สำคัญหลายแห่ง 2) บูรณาการของMWP กรองบนชิปเซ็ต; 3) การพัฒนาของการวัดเทคนิค และ 4) การขยายช่วงของการใช้งาน. วัตถุประสงค์ของบทความนี้คือการอธิบายความก้าวหน้าที่สำคัญที่สุดที่ประสบความสำเร็จเหล่านี้ที่อยู่ในพื้นที่สี่ในช่วงที่ผ่านมา 6-7 ปี หลังจากที่ดื่มสั้น ๆ ของพื้นฐานแนวความคิดของการประมวลผลสัญญาณMWP ดำเนินการในส่วนที่สองที่เราอุทิศส่วนที่เฉพาะเจาะจงและเป็นอิสระต่อกันของทั้งสี่ด้านการวิจัย ส่วนที่สามรายงานการทำงานในการแก้ไขและการเอาชนะข้อ จำกัด ที่สำคัญที่สุดที่ จำกัด การทำงานของตัวกรอง MWP มาตรา IV อธิบายการทำงานที่สำคัญในพื้นที่ฉุกเฉินของการรวมตัวกรองในขณะที่ความพยายามในลักษณะของตัวกรองMWP โดยตัวเลขที่เรียกว่าบุญจะมีการรายงานในส่วนที่โวลต์การรักษาที่ครอบคลุมของนวนิยายเรื่องรายงานการใช้งานของMWP ประมวลผลสัญญาณที่จะนำเสนอ ในส่วนที่หก ในที่สุดงานวิจัยนี้คือการสรุปและทิศทางในอนาคตชี้ไปในมาตราปกเกล้าเจ้าอยู่หัว. เพื่อประโยชน์ของความสมบูรณ์ของรายการอ้างอิงที่มีมากกว่า 100 เอกสารเผยแพร่ตั้งแต่ปี 2005 มีการให้อาหารเสริมมากกว่า200 อ้างอิงรวมอยู่ในเอกสารทบทวนอดีต [4] - [ 6]. ครั้งที่สอง แนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับการประมวลผลสัญญาณ MWP รูป 1 แสดงให้เห็นถึงหลักการทำงานพื้นฐานของ MWP ประมวลผลสัญญาณ จุดเริ่มต้นคือสัญญาณ RF การป้อนข้อมูลด้วยsidebands สเปกตรัมศูนย์กลางที่ความถี่ดังแสดงในจุด1. สัญญาณการซื้อขายนี้ซึ่งจะมีต้นกำเนิดของมันทั้งจาก RF กำเนิดหรือจากการตรวจสอบโดยใช้วิธีการเดียวหรืออาร์เรย์ของเสาอากาศ modulates เอาท์พุท แหล่งที่มาของแสงเพื่อ upconvert คลื่นความถี่ในการภูมิภาคแสงของสเปกตรัม (จุดที่ 2) ดังกล่าวที่ sidebands เป็นศูนย์กลางในขณะนี้ที่ที่แสดงถึงความถี่กลางของแหล่งที่มาของแสง สัญญาณแสงรวมกันแล้วมีการประมวลผลด้วยระบบแสงประกอบด้วยอุปกรณ์หลายโทนิคและโดดเด่นด้วยfieldtransferfunction overalllumpedoptical .Themission ระบบออปติคอลคือการปรับเปลี่ยนลักษณะสเปกตรัมของsidebands เพื่อที่การส่งออกของพวกเขาจะมีการปรับเปลี่ยนตามที่ระบุไว้ความต้องการดังแสดงในจุด 3.Finally, แสงตรวจจับเป็นลูกจ้างที่จะdownconvert sidebands ประมวลผลอีกครั้งเพื่อเป็นส่วนหนึ่งของคลื่นRF โดยการเต้นที่เหมาะสมกับ
การแปล กรุณารอสักครู่..
ผมแนะนำ
M icrowave PHOTONICS ( mwp ) ช่วยให้ผ่านภารกิจและการประมวลผลของความถี่วิทยุ ( RF ) สัญญาณ
กับคุณลักษณะประวัติการณ์เมื่อเทียบกับวิธีการอื่น ๆตามแบบดั้งเดิมเทคโนโลยีไมโครเวฟ
[ 1 ] - [ 3 ] เป็น mwp
ประมวลผลสัญญาณ เป็นระบบที่ออกแบบมาด้วยจุดประสงค์
โฟโตนิกส์เนินงาน เทียบเท่ากับของตัวกรองไมโครเวฟ
ธรรมดาภายในระบบ RF หรือการเชื่อมโยงนำเพิ่มเติม advantagesinherenttophotonicssuchaslowloss highbandwidth
, , ภูมิคุ้มกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารบกวน และยังให้
คุณสมบัติที่ยากมากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุ
ด้วยเทคโนโลยีแบบดั้งเดิม เช่น tunability อย่างรวดเร็วและ reconfigurability .
จํานวนมากของงานที่ได้ดำเนินการภายใน
ด้านการประมวลผลสัญญาณ mwp เป็นเครื่องมือสำหรับการดำเนินการของฟังก์ชันมากมายรวมทั้ง
กรองรุ่นสัญญาณโดยพลการ แสงบีมพวงมาลัย todigital การแปลงอนาล็อก และเมื่อเร็วๆ นี้ วัดความถี่ .
ต้นฉบับได้รับ 18 มิถุนายน , 2012 ; แก้ไขกันยายน 24 , 2012 ; ยอมรับ
ที่ 28 กันยายน 2012 วันที่ประกาศตุลาคม 03 , 2012 ;วันรุ่นปัจจุบัน 07 มกราคม 2013 งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยเจเนรัลลิตัต valenciana
ผ่าน prometeo 2008 / 092 วิจัยความเป็นเลิศรางวัล .
J capmany เจ โมรา เจเจ ขายไอเดียและซานโช่ , S . กับแสง
และกลุ่มการสื่อสารควอนตัม สถาบันวิจัยโทรคมนาคมและ
universitatpolit cnicadevalencia 46021valencia มัลติมีเดีย ) , สเปน ( E-mail :
jcapmany@iteam.upv.es ;jmalmer@iteam.upv.es ; juasandu @ iteam . upv . E ;
jualloso@iteam.upv.es ; ssales @ ดีค . upv ES )
. gasulla กับแสงและกลุ่มการสื่อสารควอนตัม , สถาบันโทรคมนาคมและมัลติมีเดีย ซึ่ง polit é cnica de Valencia , 46021 วาเลนเซีย , สเปน ตอนนี้เธอกับ Stanford University , Stanford ,
CA 94305 USA ( E-mail : igasulla @
Stanford . edu )สีรุ่นหนึ่งหรือมากกว่าตัวเลขในกระดาษนี้จะพร้อมใช้งานแบบออนไลน์
http : / / ieeexplore . IEEE . org .
ดิจิตอลระบุวัตถุ 10.1109 / ร.ท. . 2012.2222348
ผู้อ่านที่สนใจสามารถหารายละเอียดมาก
ข้อดีเมื่อเทียบกับแบบดั้งเดิม ไมโครเวฟ การกรอง
เทคโนโลยี หลักการพื้นฐาน ข้อจำกัดที่เกี่ยวข้อง และความคืบหน้าถึงภายในเขตถึง 2005 หลาย
การทบทวนเอกสาร [ 4 ] และ [ 6 ] หลังจากนั้น งานที่เกี่ยวข้อง และความคืบหน้า
ได้ดําเนินการใน 4 ด้านหลัก ดังนี้ 1 ) การเอาชนะข้อจำกัดที่สำคัญหลายชนิดและ
; 2 ) การบูรณาการของตัวกรอง MWp ในเซ็ต 3 ) การพัฒนาเทคนิคการวัด
; และ 4 ) การขยายช่วงของการใช้งาน .
การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่ออธิบายถึงความสำคัญในความก้าวหน้าเหล่านี้สี่พื้นที่ระหว่าง
เมื่อหกเจ็ดปี หลังจากที่เครื่องดื่มย่อของแนวคิดพื้นฐาน
ของ mwp การประมวลผลสัญญาณอุ้มในส่วนที่ 2 เรา
อุทิศเฉพาะส่วน และเป็นอิสระในแต่ละเหล่านี้สี่
การวิจัยพื้นที่ ส่วนที่ 3 รายงานงานแก้ไขและ
การเอาชนะข้อ จำกัด ที่สำคัญที่สุด การดำเนินงานของตัวกรอง mwp
. ส่วนที่ 4 อธิบาย
งานเด่นในพื้นที่ฉุกเฉินรวมกรอง ในขณะที่ความพยายามในการกรอง
mwp โดยตัวเลขที่เรียกว่าบุญ รายงานในส่วนของ
V
ที่ครอบคลุมการรักษาใหม่รายงานการใช้งานของตัวประมวลผลสัญญาณ mwp
นำเสนอในส่วนที่หกในที่สุด
กระดาษนี้สรุปและทิศทางในอนาคตชี้ในมาตรา 7
.
เพื่อความสมบูรณ์ , การอ้างอิงรายการกว่า 100
เอกสารเผยแพร่ตั้งแต่ปี 2005 มีไว้เสริม
มากกว่า 200 รวมอยู่ในเอกสารอ้างอิง [ 4 ] อดีตทบทวน– [ 6 ] .
2 แนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับ mwp การประมวลผลสัญญาณ
รูปที่ 1 แสดงขั้นตอนพื้นฐานของหลักการของ mwp
ประมวลผลสัญญาณ จุดเริ่มต้นคือการป้อนสัญญาณ RF ด้วย
sidebands ศูนย์กลางที่สเปกตรัมความถี่ ดังแสดงใน
1 จุด สัญญาณนี้ซึ่งมีที่มาทั้งจาก RF
เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือจากการตรวจด้วยวิธีการเดียว หรืออาร์เรย์
เสาอากาศ modulates ผลผลิตของแหล่งแสงในสเปกตรัมของแสง upconvert ภูมิภาคของสเปกตรัม ( จุดที่ 2 ) ,
เช่นที่ sidebands ขณะนี้ศูนย์กลางที่แสดงถึงความถี่กลางที่
ของแหล่งกำเนิดแสง
รวมสัญญาณแสง จากนั้นประมวลผลด้วยระบบแสง
ประกอบด้วยอุปกรณ์โฟโตนิกส์และหลายลักษณะโดยการ overalllumpedoptical
fieldtransferfunction . ใหม่ของระบบแสงคือการปรับเปลี่ยนลักษณะของสเปกตรัมของ
sidebands ดังนั้นในการส่งออกของมีการแก้ไขตามการระบุความต้องการ
เป็นภาพประกอบในประเด็น 3 . การใช้เครื่องตรวจจับแสง
อีก downconvert ประมวลผล sidebands RF ส่วนหนึ่งของสเปกตรัมโดยเหมาะเต้น
การแปล กรุณารอสักครู่..