宽带大动态微波光子相干链路关键技术研究

发布时间：2019-07-20 14:39

【摘要】：随着微波频率不断向高频段拓展,微波信号的传输和处理变得更加困难。20世纪90年代诞生的一门交叉学科微波光子学(Microwave Photonics,MWP)为宽带微波信号处理提供了新途径,MWP利用光子学技术高速率和大带宽特点来实现微波信号的产生、传输和处理等过程。微波光子链路是MWP研究的核心内容之一,具有体积小、重量轻、噪声低、损耗小、带宽高、抗电磁干扰能力强等诸多优势而被广泛应用到民用通信和国防军事领域,因此研究宽带大动态微波光子链路具有重要意义。本论文主要从链路噪声系数(Noise Figure,NF)改善和三阶交调分量(Third order Intermodulation Distortion,IMD3)抑制方面展开研究,提出了改善NF和抑制IMD3的技术方案,有效提高链路无杂散动态范围。论文主要工作如下:1.理论推导了微波光子链路的电光转换原理、光电探测原理以及光纤色散对信号功率衰减的影响,利用MATLAB对色散所致功率衰减进行建模仿真。针对强度调制直接探测链路,分析了链路的射频增益、噪声系数以及无杂散动态范围,并对影响链路性能参数的因素进行MATLAB仿真分析。2.在NF改善方面,引入平衡探测技术来降低激光器相对强度噪声。利用OptiSystem搭建了仿真链路,仿真结果表明采用平衡探测技术后链路信噪比提高15.0dB,同时搭建了基于平衡探测技术的实验系统,实验测得链路无杂散动态范围为71.28dB·Hz~(2/3)。3.提出了一种基于功率及偏置控制的IMD3抑制技术。通过控制加载到双平行调制器两射频端口的射频信号功率比和偏置ψ_1、ψ_2、ψ_3来实现对IMD3的抑制。理论分析可知,当满足线性化条件时链路的IMD3可以完全消除。利用OptiSystem结合平衡探测技术搭建了线性化的仿真链路,链路IMD3抑制比高达48.71dB。搭建了实验系统,实验结果表明采用线性化方案以后链路无杂散动态范围提升7.37dB。4.提出了一种基于单边带调制的线性化链路,通过控制两路光载波的功率比和相位差来实现对IMD3的抑制。理论分析证明,当链路满足线性化条件时链路的IMD3将被完全抑制。利用双电极调制器和平衡电桥搭建了基于单边带调制的线性化链路。实验结果表明,链路产生的单边带信号边带抑制比为9.95dB,采用线性化方案后链路无杂散动态范围提升6.43dB。
【图文】：

图 1-1 多维度空间作战模式[1]术应用领域的不断拓展，低频段微波信号已经难被开发[2]。在信号传输方面，高频微波信号的传输作为信号传输媒介时，每经过 100 米微波信号

图 2-11 链路增益与输入光功率、半波电压关系图随着输入光功率的增加，，链路增益也会增大；同半波电压越大，链路增益越小。结论：在一定范功率并且使用半波电压较小的调制器可以提高链
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN925

【参考文献】