本文關鍵詞：大動態(tài)范圍微波光子鏈路的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微波光子鏈路是指將微波電信號調(diào)制到光載波上,通過光纖進行傳輸?shù)逆溌�。與全電鏈路相比,微波光子鏈路具有損耗低、帶寬大、尺寸小、質(zhì)量輕以及抗電磁干擾的優(yōu)點,因此被廣泛地應用于光載無線、射電天文和雷達系統(tǒng)等領域。目前,雷達及電子戰(zhàn)系統(tǒng)亟需大動態(tài)范圍的微波光子鏈路,如抗干擾雷達要求微波光子鏈路的無雜散動態(tài)范圍(Spurious-Free Dynamic Range, SFDR)須達到120～130dB·Hz2/3。而最常見的基于馬赫-曾德爾調(diào)制器的外調(diào)制微波光子鏈路,其無雜散動態(tài)范圍一般只能達到110dB·Hz2/3左右。因此,大動態(tài)范圍微波光子鏈路是微波光子技術的關鍵技術,是目前微波光子學研究的熱點和重點之一。另外,本振信號的遠傳也要求微波光子鏈路具有很低的殘余相噪。本文研究重點為微波光子鏈路的動態(tài)范圍和殘余相噪,具體工作概況為以下幾部分：(1)綜述了微波光子技術的發(fā)展、微波光子鏈路的應用及其國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。介紹了基于馬赫-曾德爾調(diào)制器(Mach-Zehnder Modulator, MZM)外調(diào)制微波光子鏈路的基本結構和主要器件,建立了該鏈路的理論模型,并推導了該鏈路的主要性能參數(shù)與元器件參數(shù)之間的關系。分析了光纖損耗、色散與布里淵散射對鏈路性能的影響。(2)提出了一種改善外調(diào)制鏈路動態(tài)范圍的雙波長雙并聯(lián)調(diào)制線性化方法。對該線性化方法進行了理論與實驗研究。實驗測得該線性化鏈路的SFDR達到了122.5dB·Hz4/5。采用MZM低偏置技術進一步優(yōu)化該線性化鏈路,其SFDR可達到127.6dB·Hz4/5。(3)提出了一種測量長距離微波光子鏈路殘余相位噪聲的雙音互相關方法。該方法可以有效抑制參考源引入測量系統(tǒng)的相位噪聲,從而使長距離鏈路殘余相噪的測量成為可能。建立了雙音互相關殘余相噪測量方法的理論模型并對該測量方法進行了實驗研究�；谠摲椒y量了lm、2km和6km微波光子鏈路的殘余相噪,結果顯示6km鏈路的殘余相噪比lm鏈路惡化了10dB。(4)基于雙音互相關方法對光電探測器的殘余相噪進行了實驗研究。結果表明：探測器反偏電壓越大,其殘余相噪越小；探測器工作在線性區(qū)時,增大輸入光功率,其殘余相噪幾乎不變,探測器工作在飽和非線性區(qū)時,增大輸入光功率,其殘余相噪隨之增大；探測器非線性越嚴重,其殘余相噪越大。(5)研制了激光器的電流驅動與恒溫控制電路以及MZM的偏置控制電路,并制作了微波光子收發(fā)模塊。實驗測試顯示,12小時內(nèi)激光器輸出光功率漂移≤0.2%,由光功率漂移引起的鏈路增益變化不足0.02dB；無顫音MZM偏置控制電路在15～35℃反復變化的環(huán)境下工作4.6小時,MZM輸出光功率漂移1.4%,偏置角漂移小于0.8°,由工作點漂移引起的鏈路增益衰減小于0.001dB；無電放大器的微波光子收發(fā)模塊的增益為-18.4dB、噪聲系數(shù)為35.6dB、SFDR為109.3dB-Hz2/3;含前置電放大器并結合MZM低偏置技術的微波光子鏈路的增益為2.5dB,噪聲系數(shù)為6.7dB, SFDR為112.3dB·Hz2/3。(6)提出了一種測量相位調(diào)制器半波電壓的新方法,通過測量相位調(diào)制-干涉儀解調(diào)鏈路的輸入1dB增益壓縮點和馬赫-曾德爾干涉儀的時延差,可直接得到相位調(diào)制器的半波電壓。與傳統(tǒng)光譜儀測量方法相比,該方法所需驅動功率小、無需在每個頻率點手動調(diào)節(jié)微波功率,且可以測得低頻率處的半波電壓；與電域的鏈路增益法相比,該方法在測量前不需校準激光器輸出光功率、光插損、探測器響應度�；谠摲椒▽崪y了Covega LN53相位調(diào)制器的半波電壓,測量誤差小于0.2V,測量結果與廠家提供的數(shù)據(jù)基本一致。
【關鍵詞】：微波光子技術 微波光子鏈路 馬赫-曾德爾調(diào)制器 噪聲系數(shù) 動態(tài)范圍 殘余相噪 半波電壓
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN015
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 符號說明8-9
• 縮略詞9-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 微波光子技術13-14
• 1.2 微波光子鏈路的應用14-17
• 1.2.1 有線電視15
• 1.2.2 光載無線15
• 1.2.3 天線遠置15-16
• 1.2.4 射電天文16-17
• 1.2.5 其他應用17
• 1.3 微波光子鏈路的研究現(xiàn)狀17-22
• 1.3.1 強度調(diào)制18-20
• 1.3.2 相位調(diào)制20-21
• 1.3.3 頻率調(diào)制21
• 1.3.4 偏振調(diào)制21-22
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容22-25
• 第二章 外調(diào)制微波光子鏈路的基本理論25-49
• 2.1 基本結構25-26
• 2.2 主要器件26-33
• 2.2.1 激光器26-27
• 2.2.2 馬赫-曾德爾調(diào)制器27-28
• 2.2.3 光電探測器28-29
• 2.2.4 光纖29-33
• 2.3 工作原理33-36
• 2.4 主要性能參數(shù)36-47
• 2.4.1 增益36-38
• 2.4.2 噪聲與噪聲系數(shù)38-43
• 2.4.3 動態(tài)范圍43-47
• 2.5 本章小結47-49
• 第三章 外調(diào)制微波光子鏈路的線性化49-71
• 3.1 動態(tài)范圍的改善方法49-58
• 3.1.1 提高信噪比的方法50-54
• 3.1.2 提高線性度的方法54-58
• 3.2 雙波長雙并聯(lián)調(diào)制線性化方法的研究58-70
• 3.2.1 工作原理58-60
• 3.2.2 理論仿真60-65
• 3.2.3 實驗驗證65-68
• 3.2.4 結合MZM低偏置技術的DWDPM鏈路68-70
• 3.3 本章小結70-71
• 第四章 外調(diào)制微波光子鏈路殘余相位噪聲的測量71-81
• 4.1 外調(diào)制微波光子鏈路殘余相位噪聲的測量71-75
• 4.1.1 測量系統(tǒng)71-73
• 4.1.2 測量實驗73-75
• 4.2 光電探測器殘余相位噪聲的測量75-79
• 4.2.1 測量系統(tǒng)75-76
• 4.2.2 測量實驗76-79
• 4.3 本章小結79-81
• 第五章 外調(diào)制微波光子鏈路的穩(wěn)定性81-99
• 5.1 激光器的穩(wěn)定性81-85
• 5.1.1 激光器控制技術81-82
• 5.1.2 半導體激光器的內(nèi)部結構82-83
• 5.1.3 激光器控制模塊的制作與測試83-85
• 5.2 馬赫-曾德爾調(diào)制器工作點的穩(wěn)定性85-91
• 5.2.1 偏置控制的實現(xiàn)方法86-89
• 5.2.2 偏置電路的設計與測試89-91
• 5.3 微波光子收發(fā)模塊的研制91-96
• 5.3.1 無電放大器的微波光子收發(fā)模塊的研制91-93
• 5.3.2 含電放大器的微波光子發(fā)射模塊的研制93-96
• 5.4 本章小結96-99
• 第六章 相位調(diào)制微波光子鏈路的研究99-109
• 6.1 相位調(diào)制-干涉儀解調(diào)微波光子鏈路99-104
• 6.1.1 工作原理99-101
• 6.1.2 主要性能參數(shù)101-104
• 6.2 相位調(diào)制器半波電壓的測量104-108
• 6.2.1 測量原理104-106
• 6.2.2 測量實驗106-108
• 6.3 本章小結108-109
• 第七章 總結與展望109-113
• 7.1 總結109-110
• 7.2 創(chuàng)新點110-111
• 7.3 展望111-113
• 參考文獻113-131
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的研究論文131-133
• 致謝133

  本文關鍵詞：大動態(tài)范圍微波光子鏈路的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：284316