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微波信号光纤传输稳相技术研究

发布时间:2018-05-29 05:08

  本文选题:微波信号 + 光纤传输 ; 参考:《电子科技大学》2016年硕士论文


【摘要】:在当代信息传输技术中,光纤以其带宽大、传输损耗小、抗电磁干扰等优点,广泛应用在国防、航天、通讯、天文观测等领域。利用光纤进行高频段微波信号的传输,已经成为微波信号传输的主要技术手段。由于光纤极易受到外部环境,如温度、应力等因素的影响,在信号长距离光纤传输条件下,该作用随着传输距离而累积,导致内部传输的微波信号的相位产生抖动,使接收信号质量劣化。因此,对光纤中微波信号相位的检测与链路相位稳定技术的研究至关重要,也成为近年来高精度时频传输系统和天文观测领域的重点研究方向。为了对已有光纤传输链路中微波信号的相位波动进行检测与补偿,本文首先对近十年来微波信号光纤稳相传输系统的设计方案进行了分析与比较,通过进行参数与系统结构的对比,提出了已有稳相系统具有方案复杂、技术难度大、适用范围窄等问题;探讨了造成光纤传输链路中微波信号相位波动的因素;通过结合实际应用场景,保留原始光纤通信链路的结构与参数,设计了可嵌入式、具有“在线透明”特点的模块化相位检测与稳相系统;详细介绍了稳相系统的闭环控制原理与相位检测和补偿技术的实现方案;测试了各个模块的实际性能,最终搭建了3GHz微波信号光纤稳相传输链路,实现了对原始光纤传输系统中信号无干扰的相位检测与补偿技术,补偿了原传输系统中微波信号的延迟波动。利用传统电子技术与高精度延迟控制技术,实现了高精度微波信号相位差检测与光纤链路稳相功能。本文对多普勒环路的设计方案进行改进,通过本地信号与远端反射信号的相位差检测,利用获得的相位电压信号控制高精度光程补偿模块,采用比例-积分-微分算法实现环路相位差检测与闭环控制。首次将相位检测与控制实现模块化设计,并嵌入到已有光纤传输链路中,实现了“在线透明”的稳相方案。最终得到了微波信号光纤传输链路中,延迟波动14ps范围内的有效补偿,补偿精度达±1ps。
[Abstract]:In modern information transmission technology, optical fiber is widely used in national defense, aerospace, communication, astronomical observation and other fields because of its large bandwidth, low transmission loss, anti-electromagnetic interference and other advantages. The transmission of high frequency microwave signal by optical fiber has become the main technical means of microwave signal transmission. Because optical fiber is easily affected by external environment, such as temperature, stress and so on, under the condition of long distance optical fiber transmission, the effect accumulates with the transmission distance, which results in the phase jitter of the microwave signal transmitted internally. Degrade the quality of the received signal. Therefore, it is very important to study the phase detection and link phase stabilization technology of microwave signal in optical fiber, and it has become a key research direction in the field of high-precision time-frequency transmission system and astronomical observation in recent years. In order to detect and compensate the phase fluctuation of microwave signal in the existing optical fiber transmission link, this paper first analyzes and compares the design scheme of the optical fiber stabilized phase transmission system for microwave signal in recent ten years. By comparing the parameters with the system structure, the paper points out that the existing phase stabilization system has complex scheme, high technical difficulty and narrow application scope, and discusses the factors that cause the microwave signal phase fluctuation in optical fiber transmission link. A modularized phase detection and phase stabilization system is designed which can be embedded and has the characteristics of "online transparency" by combining the practical application scenario and retaining the structure and parameters of the original optical fiber communication link. The closed-loop control principle of phase stabilization system and the realization of phase detection and compensation technology are introduced in detail, and the practical performance of each module is tested. Finally, the 3GHz microwave signal optical fiber stabilized transmission link is built. The phase detection and compensation technology of the original optical fiber transmission system without interference is realized, and the delay fluctuation of the microwave signal in the original transmission system is compensated. Using traditional electronic technology and high precision delay control technology, the phase difference detection of high precision microwave signal and the phase stabilization function of optical fiber link are realized. In this paper, the design scheme of Doppler loop is improved. By detecting the phase difference between the local signal and the remote reflection signal, the phase voltage signal is used to control the high-precision optical path compensation module. The proportional-integral-differential algorithm is used to detect the loop phase difference and close-loop control. For the first time, the design of phase detection and control is modularized and embedded in the existing optical fiber transmission link to realize the phase stabilization scheme of "online transparency". Finally, the effective compensation in the 14ps range of delay fluctuation in the optical fiber transmission link of microwave signal is obtained, and the compensation accuracy is 卤1 ps.
【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】:TN929.11

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本文编号:1949612

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