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微波光电振荡器的相位噪声及杂散分析研究

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振荡器作为电子系统的核心部分，被广泛应用于通信、雷达、测量等领域。振荡器相位噪声性能是决定系统性能的关键因素，高性能电子信息系统往往需要一个低相噪的振荡源。光电振荡器(Opto-Electronic Oscillator, OEO)是一种结合光通信与微波技术的新型振荡器，能够在X波段以上产生超低相噪振荡信号。与传统振荡器相比，OEO的相位噪声可以在微波、毫米波甚至更高频率下得到保持;不仅如此，OEO同时具有电、光两种输出端口，能够方便应用于各种光通信系统与微波光子系统。
　　 本文旨在实现低相噪、高杂散抑制OEO，论文的主要研究工作如下:(1)综述了OEO接近10年的国内外发展状况，通过对单环、双环OEO进行对比与分析。本文选择相位噪声低且杂散抑制比高的双环OEO作为实现低相噪源的研究对象。(2)提出了一种合理的模型来实现光电振荡器;综合分析OEO的各核心器件参数，对整个微波光链路理论建模，并通过实验验证了理论模型的正确性。此外，还基于该模型分析了选用的激光器、调制器、探测器以及光纤的各项特性及其对微波光链路的的影响。(3)从适当优化器件参数和相位噪声的组成内外两个方面分析降低OEO相噪的方法。这是论文的主要内容，体现在第三章节。本文基于OEO的随机延时-微分方程模型，通过理论分析与仿真研究各个频率段的相位噪声特性以及加性和乘性噪声对OEO振荡信号相噪的影响。(4)分析了OEO环路中杂散的抑制方法。文中分析了当环腔延时量和滤波器带宽均发生变化时，对光电振荡的相位噪声和杂散抑制比的综合影响，并给出仿真结果。在光电振荡器的选模中采用了双环振荡选模的创新方法，解决了低相噪微波光电振荡器中杂散过高的问题，使光电振荡器杂散抑制的关键技术获得突破，取得了预期的很好的杂散抑制效果;这些也是论文的主要内容，体现在论文的第四章节。(5)本文在双环振荡方案实现的OEO样机上对各项性能进行实验验证:主要完成了起振阈值、相噪抑制和杂散抑制实验，样机能在10GHz处产生功率约为10dBm的高纯信号。产生信号的杂散抑制比大于60dBc。双环OEO由于采用了稳定性控制电路，能在实验室环境连续、稳定工作12小时，且能够在10-40℃的温度变化环境下稳定工作。

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