本文關(guān)鍵詞：基于受激布里淵散射效應(yīng)的高性能單通帶微波光子濾波器的研究

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【摘要】：微波光子濾波器具有與電學(xué)濾波器相同的功能，即對有用信號進行選擇、對噪聲和干擾信號進行抑制，，與電學(xué)濾波器相比微波光子濾波器不僅可以克服電子瓶頸的限制，而且可以很好的彌補電學(xué)濾波器存在的不足。在光域進行微波信號處理具有諸多的優(yōu)點如：工作頻率高、瞬時帶寬大、損耗低、抗電磁干擾能力強，以及傳統(tǒng)電學(xué)方法很難實現(xiàn)的調(diào)諧性能和重構(gòu)能力。濾波器作為通信系統(tǒng)中重要的功能單元，其性能的優(yōu)劣決定了整個通信系統(tǒng)的質(zhì)量，因此設(shè)計高性能的微波光子濾波器非常必要，并且這種濾波器系統(tǒng)將在民用、軍事和國防應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。本論文利用相位調(diào)制與受激布里淵散射效應(yīng)相結(jié)合研制穩(wěn)定性高、調(diào)諧范圍大、選擇性好、可重構(gòu)能力強的高性能的單通帶微波光子濾波器系統(tǒng)。 基于受激布里淵散射效應(yīng)與相位調(diào)制相結(jié)合，采用兩個獨立的可調(diào)諧激光器搭建了基本的微波光子濾波系統(tǒng)，利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對該系統(tǒng)的測量得到濾波器可以在0.5GHz-18.4GHz范圍內(nèi)進行靈活的調(diào)諧。由于采用兩個激光器分別作為泵浦光和斯托克斯光，這種結(jié)構(gòu)的濾波器通帶中心頻率穩(wěn)定性差，而且單通帶響應(yīng)濾波器可用的調(diào)諧范圍被限定為2νB(νB為光纖的布里淵頻移量)。 本文首次提出利用布里淵增益譜和損耗譜相互補償?shù)募夹g(shù)，同時采用多個泵浦光使得相鄰兩個泵浦光之間的頻率間隔等于2νB，在這種情況下高頻泵浦光產(chǎn)生的增益就會抵消低頻泵浦光產(chǎn)生的損耗，從而使布里淵損耗產(chǎn)生的干擾通帶遠離增益產(chǎn)生的所需要的有用通帶，以增大濾波器可用的調(diào)諧范圍，通過理論計算得到了濾波器可用的調(diào)諧范圍為2NνB(N為泵浦光的數(shù)量)。在實驗中，搭建了采用兩個可調(diào)諧激光器作為泵浦光的濾波器系統(tǒng)，通過精確的調(diào)節(jié)它們的輸出頻率進行增益和損耗譜相消，由于探測器的帶寬為30GHz，因此在實驗中測得單通帶響應(yīng)濾波器可用的頻率調(diào)諧范圍為0.5GHz-30GHz。如果所選用器件的帶寬能滿足要求，繼續(xù)增加泵浦光的數(shù)量不僅可以實現(xiàn)微波信號濾波，還可以對毫米波范圍內(nèi)的信號進行濾波。 為了提高濾波器的選擇性，本文提出采用兩個損耗譜與一個增益譜相疊加的方法，通過合理的設(shè)定三個泵浦光之間的頻率間隔，使得其中兩個泵浦光產(chǎn)生的損耗譜對稱的分布在另一個泵浦光產(chǎn)生的增益譜的兩側(cè)，因此在受激布里淵散射效應(yīng)的作用過程中兩個損耗譜就會對增益譜產(chǎn)生相減的處理，從而減小增益譜的線寬，最后通過頻譜映射就可以得到帶寬減小的濾波器通帶。為了避免相減處理造成的通帶峰值強度減小帶來的系統(tǒng)信噪比下降的問題，設(shè)計利用提高增益譜的有效增益系數(shù)來解決這個問題。最終實現(xiàn)了濾波器帶寬從10.98MHz減少到4MHz，從而使濾波器的選擇性提高為原來的2倍。 為了增大濾波器的帶寬，本文提出利用二進制相移鍵控(Binary Phase Shift Keying:BPSK)調(diào)制技術(shù)對單色泵浦光信號的頻譜進行展寬，頻譜展寬的泵浦光就會產(chǎn)生線寬展寬的布里淵增益譜，通過頻譜映射就得到了帶寬增大的濾波器通帶。利用該方法可以通過調(diào)整BPSK調(diào)制的脈沖速率來控制泵浦光的頻帶寬度，從而對濾波器帶寬進行靈活的重構(gòu)。理論計算表明，濾波器的帶寬可以在幾十MHz到幾GHz范圍內(nèi)進行任意的調(diào)節(jié)。
【關(guān)鍵詞】：微波光子學(xué) 微波濾波 受激布里淵散射效應(yīng) 高品質(zhì)因素 帶寬重構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN713
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 微波光子學(xué)的概述10-11
• 1.2 微波光子學(xué)的研究意義11-13
• 1.2.1 微波光子技術(shù)的優(yōu)勢11-13
• 1.2.2 微波光子技術(shù)的應(yīng)用13
• 1.3 微波光子鏈路13-15
• 1.4 微波光子信號處理15-16
• 1.5 微波光子濾波器的研究進展16-24
• 1.6 本論文的設(shè)計思想及主要內(nèi)容24-26
• 第二章 受激布里淵散射效應(yīng)基礎(chǔ)26-38
• 2.1 受激布里淵散射效應(yīng)基本概念26-28
• 2.2 受激布里淵散射效應(yīng)穩(wěn)態(tài)方程數(shù)值解28-36
• 2.3 本章小結(jié)36-38
• 第三章 基于受激布里淵散射效應(yīng)的微波光子濾波器38-52
• 3.1 相位調(diào)制基礎(chǔ)38-41
• 3.2 利用相位調(diào)制實現(xiàn)濾波器的基本原理41-46
• 3.3 利用一個激光器提高濾波器頻率穩(wěn)定性46-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第四章 寬頻率調(diào)諧范圍濾波器的研究52-70
• 4.1 頻率穩(wěn)定的泵浦光的產(chǎn)生52-60
• 4.1.1 MZM 調(diào)制基本原理52-55
• 4.1.2 DPMZM 調(diào)制基本原理55-60
• 4.2 寬頻率調(diào)諧范圍的濾波器設(shè)計60-64
• 4.3 寬頻率調(diào)諧范圍濾波器的實驗測試64-65
• 4.4 增益與損耗補償時產(chǎn)生的誤差分析65-69
• 4.4.1 增益與損耗譜峰值頻率不相等時的誤差66-67
• 4.4.2 增益和損耗譜線寬不相等引起的誤差分析67-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 第五章 高選擇性濾波器的研究70-82
• 5.1 提高濾波器選擇性的基本原理70-73
• 5.2 數(shù)值計算73-76
• 5.3 增大高選擇性能濾波器的調(diào)諧范圍76-78
• 5.4 布里淵增益損耗疊加處理的相移和群延時特性78-79
• 5.5 誤差分析79-81
• 5.6 本章小結(jié)81-82
• 第六章 帶寬可重構(gòu)濾波器的研究82-94
• 6.1 利用多個增益譜疊加重構(gòu)濾波器通帶寬度82-84
• 6.2 脈沖調(diào)制技術(shù)基礎(chǔ)84-87
• 6.3 利用 BPSK 調(diào)制技術(shù)重構(gòu)濾波器通帶寬度87-91
• 6.3.1 帶寬重構(gòu)系統(tǒng)及其傳輸函數(shù)87-90
• 6.3.2 數(shù)值計算與分析90-91
• 6.4 濾波器通帶寬度重構(gòu)實驗91-93
• 6.5 本章小結(jié)93-94
• 第七章 總結(jié)94-97
• 參考文獻97-108
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文108-109
• 致謝109

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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3 劉香玲;韓濵;李建東;岳鵬;;雙平行馬赫-曾德爾調(diào)制器的單邊帶RoF系統(tǒng)[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報;2012年02期

本文編號：948387