【摘要】：光纖穩(wěn)相傳輸是通過(guò)光纖傳輸高穩(wěn)定度時(shí)鐘參考信號(hào)的技術(shù),被廣泛應(yīng)用于甚長(zhǎng)基線干涉、時(shí)鐘比較等領(lǐng)域。時(shí)鐘有多種表現(xiàn)形式,可以是一個(gè)微波頻率的本振信號(hào),也可以是一個(gè)高穩(wěn)定度的光頻。通過(guò)光纖進(jìn)行微波本振的穩(wěn)相傳輸具有穩(wěn)定性高、使用方便、成本較低等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)獲得了研究人員的廣泛關(guān)注。在光纖穩(wěn)相傳輸系統(tǒng)中由于光纖受到環(huán)境溫度、應(yīng)力等因素的變化,傳到遠(yuǎn)端的本振信號(hào)相位噪聲惡化,需要對(duì)相位誤差進(jìn)行檢測(cè),并且進(jìn)行校正。本文介紹了光纖穩(wěn)相傳輸?shù)睦碚摶A(chǔ)以及微波本振光纖穩(wěn)相傳輸?shù)幕痉椒?對(duì)系統(tǒng)中涉及到的重要因素進(jìn)行了分析,并提出一種基于中頻相位校正的微波本振光纖穩(wěn)相傳輸方法,使得在不犧牲校正范圍和系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下,傳輸時(shí)鐘的頻率得以提高。光纖穩(wěn)相傳輸主要分為兩類主要方法：第一種傳輸被微波本振強(qiáng)度調(diào)制的光載波,第二種直接傳輸高穩(wěn)定度的光頻。這兩種方法的區(qū)別本質(zhì)是相位(或傳輸延時(shí))檢測(cè)方法的區(qū)別。此外,校正方法也能分為基于聲光調(diào)制器、光纖拉伸器和壓控振蕩器三種主要方法。本文以此為基礎(chǔ)對(duì)光纖穩(wěn)相傳輸系統(tǒng)中使用到的常用方案進(jìn)行比較,分析了各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。本文探討了微波本振光纖穩(wěn)相傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論,從線性模型出發(fā)分析其性能、穩(wěn)定性、環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)等穩(wěn)相傳輸系統(tǒng)中所涉及到的關(guān)鍵問(wèn)題,并且對(duì)系統(tǒng)中的部分噪聲進(jìn)行了理論分析,研究了加性白噪聲對(duì)信號(hào)相位噪聲的影響,將其應(yīng)用在光電接收機(jī)上,分析它對(duì)系統(tǒng)的影響。此外,還對(duì)常用的電路與光路器件對(duì)相位噪聲的影響進(jìn)行了測(cè)量。微波本振信號(hào)的頻率越高,系統(tǒng)對(duì)傳輸延時(shí)的靈敏度越高,傳輸系統(tǒng)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)穩(wěn)定性的影響越小。但是由于射頻壓控振蕩器以及環(huán)路帶寬的限制,較難同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻信號(hào)相位的精確和大范圍控制,因此較少有方案能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸10 GHz的微波本振信號(hào),并且同時(shí)具有無(wú)限大的相位校正范圍。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,本文提出的基于中頻相位校正的微波本振穩(wěn)相傳輸系統(tǒng),將相位校正信號(hào)通過(guò)中頻的壓控振蕩器產(chǎn)生,并用單邊帶調(diào)制器搬移到射頻上,實(shí)現(xiàn)對(duì)10.03 GHz微波本振信號(hào)相位的精確控制,并且以此為基礎(chǔ)進(jìn)行遠(yuǎn)距離穩(wěn)相傳輸。系統(tǒng)在10000秒平均下的不穩(wěn)定性低于1×10-16,相位噪聲在1 Hz頻偏處為-70 dBc/Hz,本地端與遠(yuǎn)端的信號(hào)相位差峰峰值不超過(guò)±0.03π。本系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)方便、所用射頻器件較少、穩(wěn)定性高、不易出現(xiàn)周期滑步等特點(diǎn),適合微波頻率的本振信號(hào)遠(yuǎn)距離穩(wěn)相傳輸。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN253

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本文編號(hào)：2776659