集成化微波光子处理系统跨域建模和高效数值方法研究

基本信息
批准号:61771438
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:周涛
学科分类:
依托单位:中国电子科技集团公司第二十九研究所
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨登才,陈智宇,叶佳,刘静娴,王茂汶,盘艳,李鹏,袁媛媛,许家豪
关键词:
跨域建模集成微波光子协同仿真
结项摘要

With the developed demands of integration, microwave photonics (MWP) has attracted significant interests in diverse applications such as electronic countermeasure, distributed radar and ubiquitous access network due to the inherent characteristics of broad bandwidth, high speed and parallel processing. However, the design of an integrated microwave photonic (IMWP) processing system seriously depends on a practical experimental demonstration or a rough analysis according to the ideal model. This is mainly caused by the strong field coupling and interference between microwave and photons in the IMWP processing system. Meanwhile, the precise modeling and simulation methods in large scale from microcosmic MWP devices to macroscopical systems is also full of challenges. Consequently, taking the typical IMWP processing system (i.e. coherent receiver) as an example, this project aims at the investigation of a unified theoretical description of the microwave and photonics based on electromagnetic vortex. Afterwards, the system framework to support the simulation from microcosmic devices and waveguides to macroscopical processing system is established. Moreover, parallel domain decomposition mesh adaptive technology are implemented to solve the problem of accurate system modeling and effective simulation in large scales. Finally, the cross-domain and coordinated simulation platform of IMWP processing system is achieved to improve the design ability of hybrid photonic and microwave processing system.

微波光子处理系统因宽带、高速、并行等优势,已经在电子侦察、分布式雷达、泛在接入网络等方面中获得了广泛的关注与应用,并不断向集成化方向发展。但是在建模方法和仿真手段上,集成化微波光子处理系统的设计更多依赖于实验验证或基于理想模型的粗略分析。这是因为集成化系统中微波和光子存在较强的场耦合与互干涉,同时也缺少从微波光子器件(微观)到处理系统(宏观)的大尺度建模和精确仿真方法。因此,本项目以集成化微波光子相干接收机等典型处理系统为对象,研究基于电磁涡流模型解决微波和光子跨域统一描述问题,探讨从器件、波导微观到处理系统宏观的全系统仿真框架的构建方法,并采取多并行的区域分解和网格自适应方法,解决大尺度差下的微波光子系统精确建模和高效仿真的瓶颈问题,实现集成化微波光子系统的跨域仿真和协同设计平台,从而推动微波光子处理系统设计能力的显著提升。

项目摘要

集成化微波光子处理系统仿真方法在新体制宽带电子侦察、分布式雷达、泛在接入网络等系统的研制中具有重要的应用价值。本项目针对集成化系统中微波、光波跨域耦合的难题,以典型微波光子相干接收系统为研究对象,开展微波光子处理系统跨域建模和高效数值方法研究,揭示了微波和光波跨域统一描述机理及多维参数映射关系,构建了从器件、波导微观到处理系统宏观的全系统仿真框架,发明了基于环境参量耦合的高精度微波光子建模仿真技术,创新了并行区域分解及网格自适应划分方法,以及多核心、多进程的分布式并行计算方法,解决了大尺度差下的微波光子系统精确建模和高效仿真的瓶颈问题,实现了光学波束形成的仿真设计及样件研制,推动了微波光子处理系统设计能力显著提升。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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