直调与外调型微波光子链路线性度的实验研究

理论研究了直接调制与外调制模式下的微波光子链路的线性度,以直调激光器为核心器件的直接调制型短距离微波光子链路具有明显优势。着重开展实验研究,采集和分析两种调制模式下的信号,获得关键性能参数,包括链路损耗、线性动态范围(CDR)和无杂散动态范围(SFDR)。比较了不同长度光纤传输下的动态范围,发现直接调制型微波光子链路经10 km光纤传输后性能显著下降。此外,纳入直调激光器线宽、啁啾因素,实验研究了不同长度光纤下色散的影响。结果显示,直接调制型短距离微波光子链路具有高线性度的优势。     

相对强度噪声对微波光子链路性能影响规律研究

激光器的相对强度噪声(RIN)在微波光子链路中转换为噪声功率,进而影响链路的动态范围.文章建立了基本结构的非相干和相干微波光子链路的动态范围(SFDR)模型,并通过仿真对比分析了激光器的RIN对这两种链路结构的影响.在光器件的性能水平较低时,非相干微波光子链路能获得更大的SFDR;随着光器件性能水平的提升,相干微波光子链路的SFDR将超过非相干微波光子链路.而在目前典型的器件参数条件下,两种链路的理论SFDR都能达到120 dB·Hz2/3左右.     

宽带大动态微波光子混合链路的优化研究

典型的微波光子混合链路包含微波前端、纯光链路和后置微波放大,其动态范围、噪声系数等性能受到这三个环节的共同制约.首先建立了纯光链路的理论模型,并分析了其参数优化方法;然后将纯光链路在混合链路中等效为微波模型,利用微波级联理论分析了微波前端和后置微波放大的增益和三阶截交点对混合链路的动态范围、噪声系数的影响规律,进而得到微波光子混合链路的优化方法.     

外调制微波光子链路性能研究

针对外调制方式工作的微波光子链路,建立了链路的小信号分析模型,理论仿真了调制器输入光功率及调制器直流偏置点对链路增益、噪声系数和线性动态范围的影响。理论仿真与实验结果表明,适当增大调制器输入光功率以及使调制器工作在最佳线性偏置点,可提高链路增益和线性动态范围,同时降低链路噪声系数。该研究为优化外调制微波光子链路性能提供了有益参考。     

星上微波信号光学调制偏置点优化理论及仿真研究

研究了基于双电极马赫曾德尔干涉仪(DE-MZM)的星上微波信号光学调制方法,获得了单频段微波信号输入时的调制器输出光场表达式,推导了载噪比、射频增益、噪声系数及无杂散动态范围四个参数的解析表达式,建立了星上微波光子链路传输方程。利用OptiSystem仿真软件,搭建了单频段微波信号输入时的星上微波光子链路仿真系统,对链路性能进行了仿真研究。研究结果表明,调制器直流偏置点在正交点时,射频信号增益最高;直流偏置点在低偏置点时,载噪比、噪声系数和无杂散动态范围三个性能指标最优。     

智能微波光子射频前端与链路

射频(RF)前端与链路是雷达、通信、电子战等系统中的核心功能模块。新一代智能无线系统的大带宽、多频段、可重构信号处理与传输需求对RF前端与链路的研发提出一系列挑战。基于微波光子技术的RF前端与链路具有大带宽、低损耗和抗电磁干扰等优势,能够很好地满足新一代智能无线系统的需求。重点围绕可重构、多信道/阵列化收发RF前端和大动态范围、高相位稳定性、多业务融合的微波光子RF链路,介绍与分析智能微波光子射频前端与链路的发展现状与研究动态。     

基于激光器RIN抑制的宽带低噪声微波光传输技术

微波光子链路中的核心器件激光器、调制器、光电探测器均为有源器件,在微波信号的电光光电转换过程中会引入额外的噪声,导致微波信号的噪声性能恶化,高的噪声系数会降低电子信息系统的灵敏度、动态范围、探测精度等关键性能指标,因此抑制噪声成为实现高性能微波光子系统的关键。文章针对当前激光器噪声较高的限制,提出采用常规分布反馈(DFB)激光器与光放大器、窄带光子滤波相组合的方式来抑制激光源噪声,实现微波光子链路的宽带低噪声。建立了微波光子链路传输模型,分析了链路性能与器件参数之间的映射关系。实测对比了采用该组合光源方案与常规微波光子链路的噪声性能,结果表明采用高功率光源结合光滤波可对激光器远端相对强度噪声(RIN)实现高的抑制,通过优化,噪声系数较常规水平可改善15 dB以上。     

基于相位调制的大动态微波光子链路仿真研究

针对相位调制微波光链路线性解调困难的问题,开展了基于锁相环高线性相位解调方法的理论研究。建立了详细的链路模型,充分考虑噪声和非线性畸变的影响,推导得到了链路关键参数的变化趋势。同时结合实际链路器件参数,完成了链路关键参数的仿真研究。结果显示,基于锁相环,在200MHz的射频频率下,链路动态范围可达到127dB·Hz2/3,较传统强度调制方法提升近20dB,为大动态微波光子链路实验应用提供了一定的理论参考。     

基于双波长双并联调制的大动态范围微波光子链路

为改善微波光子链路的动态范围,提出了一种基于双波长双并联调制的线性化方法。仿真分析了激光器输出光功率漂移对该线性化链路无杂散动态范围的影响,结果显示基于现有的商用器件即可实现该线性化方法。此外,实验对比了单调制器基本链路和双波长双并联调制线性化链路的性能。实验结果显示,线性化后,链路的压缩动态范围提高了1.5 d B,无杂散动态范围提高了15.6 d B,其中无杂散动态范围可达到122.5 d B·Hz4/5。该线性化方法简单、易实现,为光链路动态范围要求较高的应用领域提供了一种很好的解决方案。     

微波光子雷达去斜接收机的性能分析

微波光子去斜接收机可通过光域操作实现数吉赫兹宽带线性调频信号的处理，是实现高分辨率雷达的重要途径。本文提出了微波光子去斜接收机的通用理论模型。利用此模型分析了去斜处理过程中的电域信号增益，以及接收机的噪声特性和动态范围等指标。结果表明，单路输出型微波光子去斜接收机的噪声增益为信号增益的两倍。此外还通过数值仿真研究了典型结构下微波光子去斜接收机性能随系统关键参数的变化关系。若去斜接收机的前置电放大器增益为20 dB，则当电光调制器半波电压从6 V降低至1.5 V时，接收链路的灵敏度可优化约10.8 dB，对应的动态范围损失在2 dB以下；而当半波电压低于3 V时，前置电放大器的增益应低于30 dB以避免较大的动态范围损失。     

宽带大动态射频光传输技术的研究

宽带大动态的射频光传输链路是微波光子技术应用的基础。在光通信领域中,微波光子技术的应用需要通过宽带大动态射频光传输技术来实现。与其他技术相比,宽带大动态射频光传输技术在控制信道内部及相互之间的交调失真有着较为明显的优势。文章从射频光传输链路的结构入手,对宽带大动态射频光传输技术进行分析和研究。     

微波光子链路附加于电域相噪的理论研究

随着近些年微波光子学的快速发展,对微波光子链路的相位噪声的关注越来越高,本论文基于直调微波光子链路建立了链路对微波信号产生的附加相位噪声的理论模型。     

动态可重构智能微波光波融合系统

微波光子技术充分利用光子学低损传输、宽带处理与分布接入的优势来满足宽带微波信号的产生、传输、处理、控制和组网等需求。重点分析了动态可重构微波光波融合系统面临的技术挑战,通过融合特有的无线蜂窝系统和光纤接入系统,给出了微波光子传输链路、信号处理、系统建模与构建等方面的研究思路与分析方法,报道了动态可重构微波光波融合系统的实验研究与分析结果,展望了未来研究与应用的发展方向。     

基于EDFA的长距离微波光子链路噪声恶化研究

文章针对长距离模拟微波光链路存在性能参数难以改善的问题,建立了在外调制方式下基于掺铒光纤放大器(EDFA)的超长距离微波光子链路参数理论模型,并在该模型下根据单个EDFA的噪声恶化表达式推导了链路中级联三个EDFA时整个链路的噪声恶化表达式,给出了整个链路的噪声恶化与增益、噪声系数、无杂散动态范围以及1d B压缩动态范围的函数关系式,详细论述了链路性能随器件参数变化的演变规律。通过对参数的仿真分析,其结果表明可以通过控制直流光电流以及噪声恶化的程度来提高链路的综合性能,对微波光链路的工程设计和应用提供了理论参考。     

宽带大动态射频光传输技术

宽带大动态的射频光传输链路是微波光子技术应用的基础。针对射频光传输对链路高动态范围的应用需求,分别介绍了多频点副载波复用数字预失真和多源非线性数字后补偿两种失真线性化技术的原理及其研究进展,这两种方法能较好地抑制信道间的交调失真和信道内的三阶交调失真。同时,将全光下变频技术引入到接收链路中,通过充分利用相位调制线性特性的优势,分析了基于相位调制及相干解调DSP处理的大动态光载射频传输系统,实验得到的宽带射频信号光传输系统的无杂散动态范围达到了128.8 dB.Hz2/3。     

微波光子链路中的附加相位噪声分析

针对模拟微波光子链路中附加相位噪声对微波信号相位噪声的恶化问题,详细研究了光链路中白噪声及有色噪声的产生机理,建立了光链路的附加相位噪声理论模型,阐述了附加相位噪声的变化规律,并通过实验证实了模型的正确性。同时针对本振信号的多路光分配典型应用,提出了EDFA 辅助的附加相位噪声优化措施。实验结果表明所提出的相位噪声模型能够有效地应用于微波光子链路,能对附加相位噪声的分析和优化提供理论依据,具有较大的工程指导意义。     

异质集成微波光子器件发展现状

微波光子学利用光子技术实现微波信号的产生、传输、处理及控制,可突破传统微波技术在带宽、传输损耗和抗电磁干扰等方面的瓶颈,提升雷达、电子战等信息系统的综合性能.激光器、电光调制器和光电探测器是微波光子技术中的三种核心光电子器件,其性能对微波光子链路的噪声和动态等指标具有决定性的影响,但基于分立器件的微波光子系统体积、重量较大,难以满足雷达、电子战等系统的阵列化需求,硅基异质集成技术以及高密度低损耗片上光传输互连技术是解决有源器件集成和无源器件集成的关键技术.文章介绍了用于微波光子的硅基激光器、电光调制器、光电探测器和波导的异质集成技术的发展现状,并探讨了集成微波光子技术的发展趋势.     

外调制微波光传输链路性能优化研究

微波光传输链路(MWPL)具有损耗小、容量大、重量轻、抗干扰能力强等优点,已在军事、雷达、无线通信等领域得到广泛应用.决定微波光传输链路性能的参数主要有链路增益、噪声系数和动态范围.文章首先通过建模分析,推导出了增益和噪声系数的关系,研究了微波光传输系统噪声系数的各种影响因素.通过仿真与实验验证表明,合理的调节调制器输入光功率,可提高链路增益,同时降低链路噪声系数,优化传输链路的性能.     

基于并联DPMZM的大动态范围微波光子混频系统

为了解决微波光子混频系统的非线性失真和动态范围受限问题,提出了一种基于并联双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)的大动态范围微波光子混频系统.利用DPMZM实现射频和本振信号的并行调制,通过配置并行两路的电光调制指数及调制器的工作点,抵消输出中频信号中的三阶交调失真(IMD3),最终提高系统的动态范围.仿真结果表明,所...     

基于DP-DPMZM的双通道微波光子下变频方案

为了实现多通道的微波光子下变频,提高变频链路性能,提出一种使用单个集成调制器实现的微波光子下变频方案,该方案利用偏振复用特性实现双通道下变频功能。仿真与实验结果表明:当子调制器设置在最小传输点时,可实现载波抑制双边带调制,光载波抑制比达到29 dB;双通道分别独立地将射频信号下变频转换为中频信号,杂散抑制比达30 dB左右,2个通道的无杂散动态范围(SFDR)分别达到110.4 dB·Hz^2/3、113.4 dB·Hz^2/3。