面向6G的全频段实时傅里叶变换技术研究(特邀)

面向未来6G无线通信技术中微波信号的时频信息分析问题,文中提出了一种基于光学离散色散器件的微波光子实时傅里叶变换系统.该离散色散器件在幅频特性上表现出周期性的窄带滤波性质,在相频特性上表现出离散的二次相位分布.利用该色散器件可以完成光载微波信号的频时映射,在此基础上,可以进一步实时连续地实现对非平稳信号的时间频率信息特征提取.由于只需要实现离散的相移而不是传统色散器件的真延时,所以可以在较小的体积内实现巨大的等效色散,从而减小系统的处理延时.文中设计了光纤微环级联方案实现离散色散,在此方案中单个光纤微环的环长为4 cm,并通过数值仿真实现了 0.8 ps/MHz的频时映射斜率,等效于5 800 km单模光纤的色散大小,频率分辨率达到了 50 MHz,瞬时带宽为5 GHz.以6G感知通信一体化中经常用到的线性调频信号为例,仿真了系统的短时傅里叶变换功能以分析信号的时间和频率信息,其中,时间分辨率达到20ns,频谱分析的速度高达2.5×108 FTs/s,显著优于传统的数字分析方案.