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光子辅助宽带微波模拟信号处理技术借助光子器件与子系统大带宽、高动态、低损耗以及便于集成化的优势，通过窄带的模拟光信号处理实现了超宽带的微波信号处理，在未来宽带接入、深空探测以及国防军事等领域有着巨大的应用前景。本论文主要对超宽带脉冲的产生和调制技术、高动态微波光子下变频技术以及硅基集成微波光子信号处理单元技术三方面内容进行了深入的研究。为了提高未来UWBoF系统接入的灵活性、降低系统的复杂度，论文首先提出了一种基于对称PM-IM转换的高阶UWB脉冲产生和调制方案，并搭建了UWBoF系统进行了实验验证。实验中实现了1Gbit/s的3阶和5阶UWB脉冲OOK、BPSK、OPPM、NPPM调制格式以及20km光纤和0.25m无线链路的传输。之后为进一步抑制UWB的功率谱对GPS频段的干扰并提高系统的频谱利用率，论文提出了一种基于相位调制的UWB波形和频谱的优化方法。实验中产生的改进型triplet脉冲，中心频率为6.3GHz，10dB带宽为7.2GHz，频谱利用率达到了52.6%与理论分析相吻合，并且正/负极性triplet脉冲信号均实现了20km光纤链路的无误码传输。在高动态微波光子下变频技术方面，论文主要针对系统噪声抑制和非线性失真补偿技术进行了相关研究。文中首先提出了一种新型的基于强度和相位级联调制的全光下变频结构，利用双输出光信号边带滤波和平衡检测的方法实现了LO-ASE拍频噪声的抑制。实验中系统的SNR得到了约2.6dB改善，并实现了频率覆盖X到Ka波段的全光下变频，系统的动态范围达到了104.5dB-Hz2/3以上。其次，为抵消非线性交调失真，论文提出了一种基于DSP后补偿的X和K波段高线性模拟光链路。实验中经过DSP算法补偿后IMD3被抑制了21dB以上，X和K波段模拟光链路的SFDR分别提高了约8dB，达到了124.2dB-Hz2/3。针对以上两方面的研究内容与应用，论文还对硅基集成的微波光子滤波技术进行了探索研究，并分别对FIR和IIR滤波单元的Z域传递函数进行了理论分析。实验上利用临界耦合的跑道型硅基微环，实现了3种UWB脉冲的双极性编码；在K波段下变频模拟光链路中，利用3dB带宽为1.536GHz，FSR为13.5GHz的硅基窄带光滤波器实现了光信号单边带滤波，链路的SFDR约为104dB-Hz2/3。