微波光子信号处理技术：移相器与混频器

发布时间：2020-11-18 02:09

　　 微波光子学是一门诞生于上世纪九十年代的新兴学科,它结合了微波技术与光学技术的优点,克服了电子器件的“电子瓶颈”,具有高速率、高时间带宽积、低损耗、抗电磁干扰、与光纤通信系统兼容等优良特性。本文提出了几种基于高集成度钛扩散铌酸锂调制器的微波光子混频器和移相器实现方案,主要包含以下几个部分:(1)一种超宽带微波光子移相器方案。结合单边带调制和光滤波器实现单边带,通过改变载波相位来控制输出RF(Radio Frequency,射频)信号的相位。实验结果表明,该移相器的工作范围为2-40GHz,幅值波动小于±1dB,相位波动小于±5?。实验还证明RF的幅值是可以连续调谐的。(2)一种高转换效率的微波光子镜像抑制混频器方案。本方案是基于下路有90?偏振态旋光器的DP-DDMZM(Dual-polarization Dual-parallel Mach-Zehnder Modulator,偏振复用的双平行马赫曾德调制器)实现的。实验证明,该混频器的工作带宽为3-20GHz,转换效率大于-5dB,镜像抑制比大于50dB。(3)一种多功能微波光子信号处理器方案,能同时实现混频与移相功能。通过LO(Local Oscillator,本振信号)的二阶边带和RF的一阶边带拍频产生IF信号(Intermediate Frequency Signal,中间频率信号),控制单个直流电压源实现IF信号相位0?-360?可调。由于该方案采用全光结构,所以能达到非常高的带宽。实验结果显示,该次谐波混频器的RF带宽是6-40GHz,转换效率大于8.8dB,IF带宽是0.05-10GHz,IF信号相位0?-360?连续可调。
【学位单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN623;TN773
【部分图文】：

与光滤波器滤波结合，解决了滤波实现单边带时低频受限的问题，能在实现单边带。本方案不仅能在超宽带内实现相位的连续变化，还具有幅能：通过输入调制器的两个独立直流偏压，可以分别控制载波的幅值和控制输出信号的幅值和相位。本章先介绍新方案的拓扑结构及工作原理论推导过程，论述了方案的可行性。然后根据方案进行实验，并对实验分析，实验结果与理论分析仿真结果相吻合。振复用的双平行马赫曾德调制器振复用的双平行马赫曾德调制器(DP-DPMZM)是一种基于 Ti:LiNbO3成的 DP-QPSK (Dual-parallel Quadrature Phase Shift Keyin, 偏振复用的键控)调制器。本论文中使用的 DP-DPMZM 是富士通公司生产的型su FTM7977 的产品，结构如图 2.1 所示。RF SignalV

相器的拓扑结构图及工作原理了使相位线性单调可调，同时也为了使移相器工作性能更加稳定，带。传统移相器中，通常使用两种方法实现单边带，一种是单边滤波器。前者需要在调制器的射频输入端连接一个电桥，使两路射差 90 ，但是频率上限受电桥的工作带宽影响。后者在调制器输出滤波器，由于滤波器的下降沿并不是理想中垂直下降的，而是有一滚降系数来描述，坡度越陡，滚降系数越大），导致在低频段，调波很近时，无法有效滤掉单个的边带，所以频率下限受滤波器滚降综上所述，使用传统方法，很难在很大带宽范围内实现单边带，新光子移相器结合了上述两种方法，实现了 2-40GHz 范围内全相位Input RF SignalBias Voltages

图 2.3 90 电桥的频率响应图 2.4 上路 DPMZM 输出信号示意图需要注意的是，上述方案通过在上路 DPMZM 的射频端口输入两个相位为 90 的 RF 信号来实现载波抑制单边带调制。带宽为 2-26.5GHz 的 90 电桥的个输出端的频率响应曲线如图 2.3 所示。其中蓝色虚线表示 0 输出端（即输出号与输入信号相位相同），红色实线表示 90 输入端（即输出信号与输入信号相fcfc+2GHzfc-2GHzfc-26.5GHz
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本文编号：2888212