本文關(guān)鍵詞： 綜合射頻系統(tǒng) 微波光子 多頻率變換 偏振不敏感 衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)　出處：《北京郵電大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：綜合射頻系統(tǒng)通過一套共用的軟、硬件結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)多種射頻功能,具有統(tǒng)一頻譜管控、靈活資源調(diào)配、減小設(shè)備冗余、降低維護成本等一系列優(yōu)點,在國防電子、衛(wèi)星載荷和通信網(wǎng)絡(luò)方面具有廣泛的應(yīng)用前景。但目前面臨處理帶寬、傳輸損耗和電磁干擾等方面的問題。新興的微波光子技術(shù)具有寬帶、低損耗、高射頻隔離度和強并行處理能力等優(yōu)勢,論文創(chuàng)新性的將微波光子技術(shù)應(yīng)用于綜合射頻系統(tǒng),取得的主要創(chuàng)新成果如下： 針對綜合射頻系統(tǒng)面臨的寬帶、多頻本振產(chǎn)生和分布問題,論文提出了一種基于雙光頻梳的光生多本振產(chǎn)生方法,該方法可以利用3個固定頻率的射頻本振產(chǎn)生一系列不同頻段、且相互分離的射頻本振,產(chǎn)生的本振數(shù)目可隨光頻梳譜線數(shù)的增加而增加。由于光生多本振系統(tǒng)與光纖兼容,可支持大面積射頻本振的分布和共享。本文利用該方法成功實現(xiàn)了L-Ka頻段內(nèi)幅度均勻的多射頻本振產(chǎn)生。 針對綜合射頻系統(tǒng)面臨的寬帶、多頻率變頻問題,本文提出了兩種基于光頻梳的靈活變頻方法。第一種方法通過將光頻梳和調(diào)制到光上的多頻段信號差拍,可以實現(xiàn)多頻段射頻信號的不同頻段同時下變頻到不同的中頻,且支持頻譜反轉(zhuǎn)、交換等靈活的頻譜操控功能。實驗演示了將雙頻段射頻信號同時下變頻到不同的中頻,相比背靠背傳輸,信號EVM惡化7.5%。另一種方法是將輸入射頻用光頻梳多路復制并與另一光頻梳差拍,然后使用信道化濾波分離出各差拍信號,從而實現(xiàn)單一射頻信號同時到多個頻段的變頻與廣播。實驗實現(xiàn)了6.1GHz信號同時下、上變頻到3.9GHz、4.1GHz、11.9GHz、19.9GHz和27.9GHz。各信道最大串擾為-13.6dB,相比背靠背傳輸,信號EVM惡化9.3%。 針對分布式光纖鏈路所面臨的偏振態(tài)抖動影響,論文研究了一種適合多路共用的基于正弦波的擾偏方法。理論分析結(jié)果表明,當擾偏深度達到一個特定值時,光載波的直流分量與偏振抖動無關(guān)�；谏鲜龇治�,實驗實現(xiàn)了對外界偏振抖動信號大于40dB的抑制,并且在遠端電光調(diào)制和遠端光子變頻應(yīng)用中,利用該方法分別實現(xiàn)了將信號的偏振相關(guān)功率抖動控制在0.6dB和0.9dB以內(nèi)。 最后,論文開展了基于微波光子技術(shù)的綜合射頻系統(tǒng)在可重構(gòu)分布式天線系統(tǒng)與通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器方面的應(yīng)用研究。1)論文利用光子射頻交換和光纖射頻傳輸設(shè)計了一種射頻可重構(gòu)的光纖分布式天線系統(tǒng),并成功研制相關(guān)原理樣機,實現(xiàn)了多信號的頻率重構(gòu)、路由重構(gòu)以及大容量射頻資源的靈活調(diào)配；2)與中國科學院和中國空間技術(shù)研究院合作,利用光子射頻交換和寬帶多頻率光子變頻技術(shù),設(shè)計并實現(xiàn)了一套新型的通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng),可支持C(6/4GHz)、Ku(14/12GHz)和Ka(30/20GHz)三個頻段中任意上行頻率到下行頻率的轉(zhuǎn)發(fā)。
[Abstract]:The integrated radio frequency system can realize a variety of RF functions through a set of common software and hardware structure. It has a series of advantages such as unified spectrum control, flexible resource allocation, reducing equipment redundancy, reducing maintenance cost and so on. Satellite payload and communication network have a wide application prospect. However, it is faced with the problems of processing bandwidth, transmission loss and electromagnetic interference, etc. The emerging microwave photonic technology has broadband, low loss, and so on. With the advantages of high RF isolation and strong parallel processing ability, this paper innovatively applies the microwave photonic technology to the integrated RF system. The main innovative achievements are as follows:. Aiming at the generation and distribution of wideband and multi-frequency local oscillator in integrated radio frequency system, a method based on double optical comb is proposed in this paper. This method can use three fixed frequency RF local oscillator to produce a series of different frequency bands and separate RF local oscillator from each other. The number of local oscillator can increase with the increase of optical frequency comb lines, because the photogenerated multi-local oscillator system is compatible with optical fiber. It can support the distribution and sharing of large area RF local oscillator. This method has been successfully used to generate multi-RF local oscillator with uniform amplitude in L-Ka band. Aiming at the problem of broadband and multi-frequency conversion in integrated RF system, two flexible frequency conversion methods based on optical comb are proposed in this paper. Different frequency bands of multi-band radio frequency signals can be converted to different intermediate frequencies at the same time, and the flexible spectrum manipulation functions such as spectrum inversion and switching can be supported. The experiment demonstrates the simultaneous downconversion of dual-band radio frequency signals to different intermediate frequencies. Compared with back-to-back transmission, the signal EVM worsens 7.5%. Another method is to multiplex the input RF with optical comb and then separate the beat signal by channelization filter. Thus, a single radio frequency signal can be converted and broadcast simultaneously to multiple frequency bands. Experimental results show that the single radio frequency signal can be downconverted simultaneously to 3.9 GHz, up to 4.9 GHz, and 27.9GHz. The maximum crosstalk of each channel is -13.6dB. compared with back-to-back transmission, the signal EVM deteriorates by 9.3GHz. The maximum crosstalk of each channel is -13.6dB.Compared with back-to-back transmission, the signal EVM is worse than 9.3GHz. Aiming at the effect of polarization state jitter on distributed fiber links, a sinusoidal perturbation method suitable for multiplexing is studied in this paper. The theoretical analysis results show that when the depth of disturbance reaches a specific value, The DC component of the optical carrier is independent of the polarization jitter. Based on the above analysis, the suppression of the external polarization jitter signal greater than 40 dB has been realized experimentally, and it has been used in the remote electro-optic modulation and remote photon frequency conversion applications. Using this method, the polarization dependent power jitter of the signal is controlled within 0.6dB and 0.9dB, respectively. Finally, In this paper, the application of integrated radio frequency system based on microwave photonic technology in reconfigurable distributed antenna system and communication satellite transponder is studied. Frequency-Reconfigurable Fiber distributed Antenna system, A prototype of related principles has been successfully developed to realize multi-signal frequency reconfiguration, routing reconfiguration and flexible allocation of large capacity RF resources) in cooperation with the Chinese Academy of Sciences and the China Academy of Space Technology. A new communication satellite transponder system is designed and implemented using photonic radio frequency switching and broadband multi-frequency photon conversion technology. It can support the forwarding of any uplink frequency to downlink frequency in three frequency bands, namely, 6 / 4 GHz Kuan (14 / 12 GHz) and Kaen 30 / 20 GHz).
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.1

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本文編號：1544741