基于光电振荡技术的低相噪微波频率源研究

发布时间：2017-06-19 15:15

  本文关键词：基于光电振荡技术的低相噪微波频率源研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微波频率源的性能指标如相位噪声、频率稳定性等的好坏对雷达、通信等微波系统的性能具有举足轻重的影响,并且在很大程度上限制着微波系统的性能提高。随着科技的不断发展,各种微波系统对微波源的各种性能要求日益提高,传统的微波源技术不再满足其需求。本文研究的基于光电振荡器技术,输出高频率,低相位噪声的微波频率源,迎合各种微波系统对微波源的要求而发展,能满足日益提高的性能指标。本文通过搭建光电混合系统作为研究平台,利用光电振荡器技术,产生出低相位噪声和高频率稳定性的微波信号。本文在理论上从光电振荡器(OEO)的起振条件、相位噪声以及光纤传输特性等方面分析了其基本结构和原理,并搭建OEO系统实验平台进行实验验证其原理的可行性,之后还针对其输出信号的稳定性问题和边模抑制的问题提出了相应的解决方案。本文对于提高输出信号的稳定性应用了锁相环技术来解决,对于输出信号边模抑制的问题应用了多环光纤传输的方法。本文对OEO中的关键微波器件做了详细的介绍,其中包括低噪声放大器、微波窄带滤波器以及锁相环模块。对于LNA,本文首先详细阐述了LNA在OEO中的作用,然后根据OEO系统指标确定了LNA的参数要求,之后对LNA的设计理论做了简单的介绍,最后应用ADS仿真软件,设计LNA并进行仿真优化;对于微波窄带滤波器,本文先阐述了其在OEO中的关键性作用并通过OEO系统指标确定了微波窄带滤波器的参数要求,然后分别介绍了耦合微带线和基片集成波导的基本原理,并采用这两种方法分别设计了微波窄带滤波器,经过对比发现,耦合微带线微波窄带滤波器指标性能出现偏差,因此在本文未做过多的描述,而SIW微波窄带滤波器的实物测试数据满足OEO系统要求;对于锁相环模块,本设计采用了PLL半导体芯片进行设计,并对制作出的锁相环模块做了测试实验。通过选取的实验测试方案以及OEO系统,反复实验证明了OEO的可行性和优越性。实验得出,本文设计的OEO,其输出的低相位噪声、高频谱纯度的微波信号,频率为10GHz,相位噪声为126dBc/Hz@100KHz,边模抑制可达35dB。基于光电振荡器技术的低噪声微波频率源,是可输出高频率,高稳定性和低相位噪声的频率源,根据目前国内外专家对它的研究成果可知,其有很广阔的应用前景。
【关键词】：X波段 光电振荡器 相位噪声 锁相环技术 微带线
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN75
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 频率源的发展概述10-13
• 1.2.1 传统的频率源技术11-12
• 1.2.2 光生微波源技术12-13
• 1.3 OEO的国内外发展状况13-15
• 1.4 本文的结构概述15-16
• 第二章 OEO的基本原理及分析16-35
• 2.1 OEO的基本结构16
• 2.2 OEO的起振条件16-21
• 2.2.1 单环OEO振荡阀值条件16-20
• 2.2.2 双环OEO振荡阀值条件20-21
• 2.3 OEO的光纤特性21-25
• 2.3.1 光纤色散22-23
• 2.3.2 边模产生与抑制理论分析23-25
• 2.4 OEO的噪声分析25-30
• 2.4.1 噪声的类型25-26
• 2.4.2 相位噪声的概念26-27
• 2.4.3 激光器的RIN特性27-28
• 2.4.4 OEO的相位噪声特性28-30
• 2.5 OEO光部分测试30-34
• 2.5.1 OEO起振测试30-31
• 2.5.2 OEO光纤测试31-33
• 2.5.3 OEO系统33-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 OEO中的关键微波器件35-67
• 3.1 OEO中的LNA35-52
• 3.1.1 LNA的设计理论35-41
• 3.1.2 LNA的设计与仿真41-52
• 3.2 微波窄带滤波器52-61
• 3.2.1 带通滤波器的基本原理53-54
• 3.2.2 耦合微带线窄带滤波器54-58
• 3.2.3 基于SIW窄带滤波器58-61
• 3.3 锁相环技术61-66
• 3.3.1 锁相环技术基础61-63
• 3.3.2 锁相环的设计63-64
• 3.3.3 锁相环的实验测试64-66
• 3.4 本章小结66-67
• 第四章 OEO的实验测试67-69
• 4.1 OEO的测试方案67-68
• 4.2 OEO的测试结果68-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 5.1 总结69
• 5.2 存在的不足与展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75
• 攻硕期间取得成果75-76

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