本文關(guān)鍵詞：大動(dòng)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(hào)調(diào)制到光載波上,通過光纖進(jìn)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(diǎn),因此被廣泛地應(yīng)用于光載無(wú)線、射電天文和雷達(dá)系統(tǒng)等領(lǐng)域。目前,雷達(dá)及電子戰(zhàn)系統(tǒng)亟需大動(dòng)態(tài)范圍的微波光子鏈路,如抗干擾雷達(dá)要求微波光子鏈路的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(Spurious-Free Dynamic Range, SFDR)須達(dá)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(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍一般只能達(dá)到110dB·Hz2/3左右。因此,大動(dòng)態(tài)范圍微波光子鏈路是微波光子技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù),是目前微波光子學(xué)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)之一。另外,本振信號(hào)的遠(yuǎn)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(diǎn)為微波光子鏈路的動(dòng)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(shù)的發(fā)展、微波光子鏈路的應(yīng)用及其國(guó)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(jié)構(gòu)和主要器件,建立了該鏈路的理論模型,并推導(dǎo)了該鏈路的主要性能參數(shù)與元器件參數(shù)之間的關(guān)系。分析了光纖損耗、色散與布里淵散射對(duì)鏈路性能的影響。(2)提出了一種改善外調(diào)制鏈路動(dòng)態(tài)范圍的雙波長(zhǎng)雙并聯(lián)調(diào)制線性化方法。對(duì)該線性化方法進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)測(cè)得該線性化鏈路的SFDR達(dá)到了122.5dB·Hz4/5。采用MZM低偏置技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化該線性化鏈路,其SFDR可達(dá)到127.6dB·Hz4/5。(3)提出了一種測(cè)量長(zhǎng)距離微波光子鏈路殘余相位噪聲的雙音互相關(guān)方法。該方法可以有效抑制參考源引入測(cè)量系統(tǒng)的相位噪聲,從而使長(zhǎng)距離鏈路殘余相噪的測(cè)量成為可能。建立了雙音互相關(guān)殘余相噪測(cè)量方法的理論模型并對(duì)該測(cè)量方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究�；谠摲椒y(cè)量了lm、2km和6km微波光子鏈路的殘余相噪,結(jié)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(guān)方法對(duì)光電探測(cè)器的殘余相噪進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明：探測(cè)器反偏電壓越大,其殘余相噪越小；探測(cè)器工作在線性區(qū)時(shí),增大輸入光功率,其殘余相噪幾乎不變,探測(cè)器工作在飽和非線性區(qū)時(shí),增大輸入光功率,其殘余相噪隨之增大；探測(cè)器非線性越嚴(yán)重,其殘余相噪越大。(5)研制了激光器的電流驅(qū)動(dòng)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(shí)驗(yàn)測(cè)試顯示,12小時(shí)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(wú)顫音MZM偏置控制電路在15～35℃反復(fù)變化的環(huán)境下工作4.6小時(shí),MZM輸出光功率漂移1.4%,偏置角漂移小于0.8°,由工作點(diǎn)漂移引起的鏈路增益衰減小于0.001dB；無(wú)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(jié)合MZM低偏置技術(shù)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(cè)量相位調(diào)制器半波電壓的新方法,通過測(cè)量相位調(diào)制-干涉儀解調(diào)鏈路的輸入1dB增益壓縮點(diǎn)和馬赫-曾德爾干涉儀的時(shí)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(cè)量方法相比,該方法所需驅(qū)動(dòng)功率小、無(wú)需在每個(gè)頻率點(diǎn)手動(dòng)調(diào)節(jié)微波功率,且可以測(cè)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(cè)量前不需校準(zhǔn)激光器輸出光功率、光插損、探測(cè)器響應(yīng)度�；谠摲椒▽�(shí)測(cè)了Covega LN53相位調(diào)制器的半波電壓,測(cè)量誤差小于0.2V,測(cè)量結(jié)果與廠家提供的數(shù)據(jù)基本一致。
【關(guān)鍵詞】：微波光子技術(shù) 微波光子鏈路 馬赫-曾德爾調(diào)制器 噪聲系數(shù) 動(dòng)態(tài)范圍 殘余相噪 半波電壓
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN015
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 符號(hào)說明8-9
• 縮略詞9-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 微波光子技術(shù)13-14
• 1.2 微波光子鏈路的應(yīng)用14-17
• 1.2.1 有線電視15
• 1.2.2 光載無(wú)線15
• 1.2.3 天線遠(yuǎn)置15-16
• 1.2.4 射電天文16-17
• 1.2.5 其他應(yīng)用17
• 1.3 微波光子鏈路的研究現(xiàn)狀17-22
• 1.3.1 強(qiáng)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?jī)?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(jié)構(gòu)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(cè)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(dòng)態(tài)范圍43-47
• 2.5 本章小結(jié)47-49
• 第三章 外調(diào)制微波光子鏈路的線性化49-71
• 3.1 動(dòng)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(zhǎng)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證65-68
• 3.2.4 結(jié)合MZM低偏置技術(shù)的DWDPM鏈路68-70
• 3.3 本章小結(jié)70-71
• 第四章 外調(diào)制微波光子鏈路殘余相位噪聲的測(cè)量71-81
• 4.1 外調(diào)制微波光子鏈路殘余相位噪聲的測(cè)量71-75
• 4.1.1 測(cè)量系統(tǒng)71-73
• 4.1.2 測(cè)量實(shí)驗(yàn)73-75
• 4.2 光電探測(cè)器殘余相位噪聲的測(cè)量75-79
• 4.2.1 測(cè)量系統(tǒng)75-76
• 4.2.2 測(cè)量實(shí)驗(yàn)76-79
• 4.3 本章小結(jié)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(shù)81-82
• 5.1.2 半導(dǎo)體激光器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)82-83
• 5.1.3 激光器控制模塊的制作與測(cè)試83-85
• 5.2 馬赫-曾德爾調(diào)制器工作點(diǎn)的穩(wěn)定性85-91
• 5.2.1 偏置控制的實(shí)現(xiàn)方法86-89
• 5.2.2 偏置電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試89-91
• 5.3 微波光子收發(fā)模塊的研制91-96
• 5.3.1 無(wú)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(jié)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(cè)量104-108
• 6.2.1 測(cè)量原理104-106
• 6.2.2 測(cè)量實(shí)驗(yàn)106-108
• 6.3 本章小結(jié)108-109
• 第七章 總結(jié)與展望109-113
• 7.1 總結(jié)109-110
• 7.2 創(chuàng)新點(diǎn)110-111
• 7.3 展望111-113
• 參考文獻(xiàn)113-131
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的研究論文131-133
• 致謝133

  本文關(guān)鍵詞：大動(dòng)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(hào)：284316