模拟微波光传输链路中的相位检测技术研究

针对目前模拟微波光子信号在长距离传输中相位不稳的现象,提出了一种基于双载波矢量和原理的相位检测技术。文中对该技术的基本检测原理进行了详细推导;实验上以1GHz的射频信号为例,对其光路设计、实验进行了系统研究。实验结果显示,该相位检测系统可对1GHz信号实现精度优于3°的相位检测。基于该方案的相位检测系统由于分辨率高、结构简单、易于构建等优点可推广至毫米波频段,应用于光控相控阵、本振信号传输以及空间技术等多个领域的相位检测,进一步实现稳相传输。     

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。     

振动下微波光收发链路附加相位噪声研究

针对强烈振动环境下微波光传输链路的附加相位噪声严重恶化的问题,文章分析了光链路在振动环境中附加相噪恶化原因,并研究机械振动传递机理,建立了数学仿真模型。通过仿真与实验,得到光链路系统的加速度敏感度在低频和高频范围内分别为10^-12和10^-11量级。实验结果表明,在强振动环境中,光链路系统附加相位噪声恶化40 dBc/Hz左右,特别是在共振处,附加相噪恶化加剧至48 dBc/Hz左右。通过减小光链路系统加速度敏感度,避免共振等措施,能有效减弱振动对系统附加相位噪声的影响。     

微波光链路和光电探测器残余相位噪声的测量

提出了一种测量长光纤微波光链路以及链路中某一器件残余相位噪声的方法。与以前传统的残余相位噪声测量方法相比,新提出的基于互相关的双音法抑制了不相关噪声源引入的噪声,而保留了待测器件的噪声。通过这种方法,测量了外调制长光纤微波光链路的残余相位噪声,一个6 km微波光纤链路的残余相位噪声在1 kHz频偏处被测得为-130 dBc/Hz,在10 kHz频偏处被测得为-140 dBc/Hz,相较于光纤长度为1 m的短微波光链路,残余相位噪声恶化了接近10 dB。另外,为了找出光电探测器的残余相位噪声与其非线性引起的射频功率压缩度之间的关系,还用这种方法测量了工作在不同条件下的光电探测器的残余相位噪声,实验结果表明：光电探测器的非线性会恶化它的残余相位噪声。     

基于相位调制的无色散大动态范围微波光子链路

为了抑制微波光子链路的三阶交调失真,提高链路的动态范围,提出了一种基于相位调制的无色散大动态范围的微波光子链路。通过对相位调制器横电模和横磁模的使用,以及将相位相差π的两路信号相加,消除三阶交调失真;另外,由于线性化后双边带信号转变为单边带信号,消除了色散的影响。仿真实验结果显示,与传统相位调制的微波光子链路相比,该方案的无杂散动态范围扩大了约19.5dB。     

微波光链路的噪声系数分析

微波光链路(MPL)是利用光纤传输微波信号,与传统的射频链路相比具有带宽大、损耗小、质量轻、抗电磁干扰等优势,但也存在噪声系数较大的问题,从而影响链路的动态范围.建立了直接调制的微波光链路模型,在不考虑频响的情况下推导出链路固有增益和噪声系数的表达式,研究了激光器的转换效率、光纤的损耗和相对强度噪声(RIN)对链路噪声系数的影响.还建立了链路频响的模型,推导出固有增益与频率关系的表达式,分析仿真了频率对链路固有增益和噪声系数的影响,并与实验结果进行了比较.     

相位调制微波光链路的性能分析和仿真

微波光链路在现实生活中扮演了非常重要的角色,将建立相位调制微波光链路的数学模型,对相位调制微波光链路的增益、噪声系数、动态范围等性能进行理论分析,并通过OptiSystem进行系统性能仿真.     

微波光链路的相位噪声研究

相位噪声是影响微波光链路性能的参数之一.为了优化微波光链路的相位噪声,需推导相位噪声的理论模型.本文基于外调制微波光链路对链路相位噪声进行建模,并分析噪声系数、调制器的偏置点对微波光链路相位噪声的影响,利用matlab编程软件对该模型进行仿真,并通过实验验证该模型对相位噪声的优化具有指导意义.     

基于偏置点优化的直调链路性能研究

噪声系数与二阶谐波抑制比是衡量微波光子链路性能的关键指标。噪声系数表征信号信噪比的劣化程度,主要受激光器相对强度噪声、探测器散粒噪声以及电路热噪声影响;二阶谐波抑制比（2nd-HD Suppression Ratio,2HD）反映系统抑制非线性失真的能力。针对直调微波光链路性能优化问题,提出了基于偏置点调控的双目标优化方法。通过建立直调光链路传递模型,对器件参数与链路性能之间的映射关系进行理论分析。实测对比了不同直调激光器输出光功率条件下,链路噪声系数和二阶谐波抑制比。结果表明,在直调激光器线性工作区内,保持链路增益稳定,将1 550 nm激光器输出光功率降低3 dBm可使噪声系数改善2.6 dB,而2HD恶化2.44 dB。研究表明,噪声系数与谐波抑制比存在制约关系,需根据实际应用需求合理选择最优偏置工作点,这为直调链路在通信、雷达及传感系统中的自适应优化提供了理论依据。     

基于硅基集成的模拟信号处理及其在微波光子前端中的应用

模拟信号处理单元是微波光子前端中的重要组成部分,其性能在很大程度上决定了整个系统的性能,其中硅基光子集成的信号处理单元因其尺寸小和性能优良等优势获得了更多的关注。综述了硅基光子信号处理单元以及其在微波光子前端中应用的相关研究成果。     

基于矢量合波原理的微波稳相光传输研究

针对微波光子链路在实际应用中信号相位受光纤温度变化产生的波动,利用检波器矢量和原理检测微波信号的相位偏差量,并设计了信息处理模块控制可调谐电移相器进行精准的相位补偿,实现微波信号的相位稳定传送。在理论模型的基础上,实验测试了温度变化对微波光链路相位的影响,并构造了微波稳相光传输系统,使用25 km的标准单模光纤传输10 GHz微波信号,对系统输出信号进行了长时间测量,相位波动稳定控制在±2°以内,实验结果验证了该方案的可行性。     

硅基微波光子波束形成器研究进展

微波波束形成器是相控阵雷达、5G通信基站等射频发射系统中的核心器件。近年来硅基微波光子波束形成器以其带宽大、尺寸紧凑、重量轻、损耗低、抗电磁干扰等优势成为微波光子学中的研究热点之一。文章从微波光子波束形成的基本原理和性能指标出发,总结了近年来应用于微波光子波束形成器的多种集成可调光学真延迟线结构和波束形成网络架构,并介绍了微波光子波束形成系统集成芯片和自动化控制的最新进展,最后对硅基微波光子波束形成器的未来发展进行了展望。     

星上光电振荡器的微波信号产生与转发研究

为了降低星上通信系统的质量和体积、增强系统的温度稳定性和抗电磁干扰能力,采用了一个新方法,将光电振荡器用作星上微波本振源,产生微波信号,利用光纤转发,将微波信号的产生、分配、传输与变频处理融为一个系统,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,基于光电振荡器产生了11.5GHz的微波本振信号,通过光纤进行多路转发,其中第1路信号频率与本振源相同,相位噪声为-100.5dBc/Hz@10kHz,第2路信号频率为本振信号的2倍,相位噪声为-86.6dBc/Hz@10kHz。与传统电学方法相比,该方法有显著成效,可提高转发效率,减小系统体积和重量,增强系统抗干扰性和温度稳定性,提高系统的带宽和微波信号质量、降低卫星通信成本。     

集成光子学微波移相器研究进展

从集成光子学多路、高精度微波移相器在光控相控阵雷达系统中的应用背景出发,探讨了该器件的研究进展和应用前景.     

Multi-band microwave photonic satellite repeater scheme employing intensity Mach-Zehnder modulators

To solve the satellite repeater's flexible and wideband frequency conversion problem, we propose a novel microwave photonic repeater system, which can convert the upload signal's carrier to six different frequencies. The scheme employs one 20 GHz bandwidth dual-drive Mach-Zehnder modulator (MZM) and two 10 GHz bandwidth MZMs. The basic principle of this scheme is filtering out two optical sidebands after the optical carrier suppression (OCS) modulation and combining two sidebands modulated by the input radio frequency (RF) signal. This structure can realize simultaneous multi-band frequency conversion with only one frequency-fixed microwave source and prevent generating harmful interference sidebands by using two corresponding optical filters after optical modulation. In the simulation, one C-band signal of 6 GHz carrier can be successfully converted to 12 GHz (Ku-band), 28 GHz, 34 GHz, 40 GHz, 46 GHz (Ka-band) and 52 GHz (V-band), which can be an attractive method to realize multi-band microwave photonic satellite repeater. Alternatively, the scheme can be configured to generate multi-band local oscillators (LOs) for widely satellite onboard clock distribution when the input RF signal is replaced by the internal clock source.