【摘要】：微波光子學是一種利用光學方法產生、傳輸、處理微波信號的新型技術。相對于傳統(tǒng)電子技術,微波光子技術具有低損耗、大帶寬、體積重量小、抗電磁干擾等優(yōu)勢。微波信號的光學產生技術是微波光子學中一個重要的研究內容。在本論文中,我們對以下兩個方面進行了重點研究:1、基于微波光子學的微波本振倍頻技術;2、基于微波光子學的三角波信號生成技術。本文首先介紹了幾種常用的電光調制器,并對其結構和工作原理進行了理論分析;在對MZM介紹的基礎上,利用VPI軟件對雙邊帶(DSB)、單邊帶(SSB)以及抑制載波雙邊帶(OCS-DSB)三種調制方式做了仿真分析;介紹了光諧波抑制比(OSSR)、電諧波抑制比(RFSSR)以及相位噪聲這三個性能指標的定義。其次,本文研究了一種基于雙偏振-正交相移鍵控(DP-QPSK)調制器的微波信號光學八倍頻方案,并對該方案進行了仿真分析和實驗驗證。實驗結果中各個性能指標為:光諧波抑制比為10.28dB;電諧波抑制比為12.68dB;各個頻偏處相位噪聲惡化約為18dB,與理論推導結果一致。該方案由于沒有用到任何光濾波器或者電濾波器,不僅簡化了電路、易于操作,最重要的是該方案的頻率可調諧性很好。實驗過程中利用3GHz、4.5GHz、5GHz以及6GHz四個頻率的射頻信號進行了倍頻實驗,得到了較為理想的光譜。論文同時研究了一種利用相位調制器(PM)及光纖布拉格光柵(FBG)生成三角波信號的方案,并對該方案進行了仿真分析。仿真中采用3GHz驅動信號對光載波進行相位調制,當FBG對光載波和正一(或負一階)光邊帶抑制比均為6dB,調制指數(shù)設置為0.68時,拍頻后二次諧波被抑制,且一次諧波與三次諧波的功率差為19.12dB(一次諧波和三次諧波的幅度比為9:1),產生了重復頻率為3 GHz的三角波信號;當FBG對光載波和正一(或負一階)光邊帶抑制比均為4dB,調制指數(shù)設置為0.75時,拍頻后二次諧波被抑制,且一次諧波與三次諧波的功率差為19.06dB(一次諧波和三次諧波的幅度比為9:1),產生了重復頻率為3GHz的三角波信號。
[Abstract]:Microwave photonics is a new technique to produce, transmit and process microwave signal by optical method. Compared with traditional electronic technology, microwave photonic technology has the advantages of low loss, large bandwidth, small volume and weight, anti-electromagnetic interference and so on. The optical generation technology of microwave signal is an important research content in microwave photonics. In this thesis, we focus on the following two aspects: 1, microwave local oscillator doubling technology based on microwave photonics, and triangle wave signal generation technology based on microwave photonics. In this paper, several common electro-optic modulators are introduced, and their structure and working principle are analyzed theoretically. Using VPI software, three modulation modes of (DSB), single sideband (SSB) and suppression carrier two-sided band (OCS-DSB) are simulated and analyzed, and the definitions of three performance indexes, namely, optical harmonic suppression ratio (OSSR), electric harmonic suppression ratio (RFSSR) and phase noise, are introduced. Secondly, an optical octave scheme of microwave signal based on dual polarization-orthogonal phase shift keying (DP-QPSK) modulator is studied, and the simulation analysis and experimental verification of the scheme are carried out. The experimental results show that the photoharmonic suppression ratio is 10.28 dB, the electric harmonic suppression ratio is 12.68 dB, and the phase noise deterioration at each frequency offset is about 18 dB, which is consistent with the theoretical results. Because no optical filter or electric filter is used in this scheme, it not only simplifies the circuit, but also makes it easy to operate. The most important thing is that the frequency tunability of the scheme is very good. In the process of the experiment, the frequency doubling experiments are carried out using the radio frequency signals of 3 GHz, 4.5 GHz and 5 GHz and four frequencies of 6GHz, and the ideal spectrum is obtained. At the same time, a scheme of generating triangular wave signal using phase modulator (PM) and fiber Bragg grating (FBG) (FBG) is studied, and the scheme is simulated and analyzed. In the simulation, the 3GHz driving signal is used to phase modulate the optical carrier. When the suppression ratio of the FBG to the optical carrier and the first (or negative) optical side band is both 6dBand the modulation index is set to 0.68, the second harmonic is suppressed after the beat. The power difference between the first harmonic and the third harmonic is 19.12dB (the amplitude ratio of the first harmonic to the third harmonic is 9:1), and the triangle wave signal with repetition frequency of 3 GHz is produced. When the FBG to the optical carrier and the positive (or negative first order) optical sideband suppression ratio is 4 dB, the modulation index is set to 0.75, the second harmonic is suppressed after beat frequency. Moreover, the power difference between the first harmonic and the third harmonic is 19.06dB (the amplitude ratio of the first harmonic to the third harmonic is 9:1), and the triangle wave signal with repetition frequency of 3GHz is produced.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN015;TN761

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本文編號：2176679