基于微波光子技术的宽带微波源相位噪声测量研究

发布时间：2017-10-29 04:21

  本文关键词：基于微波光子技术的宽带微波源相位噪声测量研究

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【摘要】：微波源是现代雷达、通信、电子战、精密计量等系统的关键部件,其相位噪声对系统性能具有重要影响。随着宽带、超低相位噪声微波源技术的快速发展,基于单纯电子技术的微波信号相位噪声测量系统在工作带宽与灵敏度等方面受到极大挑战。利用光延时的相位噪声测量方法能获得较高的测试灵敏度,但工作带宽仍受限于系统中微波移相器和微波混频器等电子器件,无法满足宽带频率可调谐微波信号的测量需求。本论文在对光延时线相位噪声测量方法进行深入研究的基础上,提出并实现了基于微波光子移相与微波光子混频技术的相位噪声测量系统,成功实现了工作带宽达数十GHz的高精度微波相位噪声测量,测量基底低至-140dBc/Hz@10kHz。本文的主要创新工作如下:1.提出一种新型的基于光延时技术的宽带微波相位噪声测量方案。该方案采用一种多功能微波光子处理器,可以实现电光、光电转换,光延时以及控制微波信号移相的功能。这种方案具有紧凑的结构,并且能避免使用电移相器,实现更大的工作带宽。实验结果证明了此方案的可行性与优势,实现了5-40GHz信号源相位噪声的精确测量,测量基底达到-135 dBc/Hz@10kHz。2.提出一种基于微波光子混频技术的宽带微波相位噪声测量方案。该方案利用光子技术实现微波信号下变频,因此工作带宽与性能不受电混频器的限制。此外,由于该方案无需使用微波放大器等有源器件,可以获得更低的相位噪声测量基底。该方案的工作性能经过了实验验证,实现了5-40GHz信号源相位噪声的精确测量,测量噪声基底达-137 dBc/Hz@10kHz。3.综合微波光子移相与混频技术,提出一种基于光子技术的宽带微波源相位噪声测量系统。此系统中微波信号处理(移相、延时、混频)都是在光域实现的,因此避免了微波器件对测量系统工作带宽和灵敏度的限制,能够实现对宽带频率范围内微波信号源的精确测量。依据此方案原理构建的相位噪声测量系统实现了5-40GHz信号源相位噪声的精确测量,测量基底接近-140dBc/Hz@10kHz。4.研制了相位噪声测量仪器,单通道测量获得的噪声基底为-140dBc/Hz@10kHz。在此基础上利用双通道互相关技术使相位噪声测量基底进一步降低至-160dBc/Hz@10kHz以下。
【关键词】：微波源 相位噪声 微波光子 微波光子移相 微波光子下变频
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN015
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 微波信号源相位噪声测量技术研究的意义12
• 1.2 微波源相位噪声测量技术的国内外研究现状12-14
• 1.3 基于微波光子技术的相位噪声测量系统的关键技术14-15
• 1.4 本文的内容安排15-17
• 第二章 微波源的相位噪声及其传统的测量方法17-24
• 2.1 相位噪声17-19
• 2.2 常用的微波源相位噪声测量方法19-23
• 2.2.1 直接频谱技术20-21
• 2.2.2 鉴相技术21-23
• 2.2.3 鉴频技术23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 基于光纤延时的微波源相位噪声测量技术24-34
• 3.1 引言24
• 3.2 基于延时线的相位噪声测量技术24-26
• 3.3 基于光延时的相位噪声测量系统26-33
• 3.3.1 基本原理26-27
• 3.3.2 基于光纤延时的相位噪声测量系统的校准27-29
• 3.3.3 基于光延时的相位噪声测量系统的噪声基底29-30
• 3.3.4 实验结果与分析30-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 基于微波光子技术的宽带相位噪声测量技术34-54
• 4.1 引言34
• 4.2 基于微波光子移相技术的微波源相位噪声测量系统34-40
• 4.2.1 微波光子移相技术34-36
• 4.2.2 基于微波光子移相技术的相位噪声测量方案的原理分析36-38
• 4.2.3 实验结果及分析38-40
• 4.2.4 实验小结40
• 4.3 基于微波光子下变频技术的微波源相位噪声测量系统40-45
• 4.3.1 基于级联光电调制器的微波下变频器40-42
• 4.3.2 基于微波光子下变频技术的相位噪声测量方案的原理分析42-43
• 4.3.3 实验结果及分析43-45
• 4.3.4 实验小结45
• 4.4 基于微波光子技术的微波源相位噪声测量系统45-49
• 4.4.1 基于微波光子技术的相位噪声测试方案的原理分析46-48
• 4.4.2 试验结果及分析48-49
• 4.4.3 实验小结49
• 4.5 基于双通道互相关技术的微波源相位噪声测量系统49-53
• 4.5.1 双通道互相关的基本原理分析49-51
• 4.5.2 基于双通道互相关技术的相位噪声测试系统51-53
• 4.5.3 微波源相位噪声测试仪研制53
• 4.6 本章小结53-54
• 第五章 总结与展望54-55
• 参考文献55-60
• 致谢60-61
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文61

【参考文献】

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1 杨小军,陈曦,张庆民;时钟抖动对ADC变换性能影响的仿真与研究[J];中国科学技术大学学报;2005年01期

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本文编号：1111394