宽带大动态微波光子相干链路关键技术研究

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随着微波频率不断向高频段拓展，微波信号的传输和处理变得更加困难。20世纪90年代诞生的一门交叉学科微波光子学（Microwave Photonics, MWP）为宽带微波信号处理提供了新途径，MWP利用光子学技术高速率和大带宽特点来实现微波信号的产生、传输和处理等过程。微波光子链路是MWP研究的核心内容之一，具有体积小、重量轻、噪声低、损耗小、带宽高、抗电磁干扰能力强等诸多优势而被广泛应用到民用通信和国防军事领域，因此研究宽带大动态微波光子链路具有重要意义。本论文主要从链路噪声系数（Noise Figure, NF）改善和三阶交调分量（Third order Intermodulation Distortion, IMD3）抑制方面展开研究，提出了改善NF和抑制IMD3的技术方案，有效提高链路无杂散动态范围。论文主要工作如下：
　　1.理论推导了微波光子链路的电光转换原理、光电探测原理以及光纤色散对信号功率衰减的影响，利用MATLAB对色散所致功率衰减进行建模仿真。针对强度调制直接探测链路，分析了链路的射频增益、噪声系数以及无杂散动态范围，并对影响链路性能参数的因素进行MATLAB仿真分析。
　　2.在 NF改善方面，引入平衡探测技术来降低激光器相对强度噪声。利用OptiSystem搭建了仿真链路，仿真结果表明采用平衡探测技术后链路信噪比提高15.0dB，同时搭建了基于平衡探测技术的实验系统，实验测得链路无杂散动态范围为71.28dB?Hz2/3。
　　3.提出了一种基于功率及偏置控制的IMD3抑制技术。通过控制加载到双平行调制器两射频端口的射频信号功率比和偏置φ1、φ2、φ3来实现对IMD3的抑制。理论分析可知，当满足线性化条件时链路的IMD3可以完全消除。利用OptiSystem结合平衡探测技术搭建了线性化的仿真链路，链路IMD3抑制比高达48.71dB。搭建了实验系统，实验结果表明采用线性化方案以后链路无杂散动态范围提升7.37dB。
　　4.提出了一种基于单边带调制的线性化链路，通过控制两路光载波的功率比和相位差来实现对 IMD3的抑制。理论分析证明，当链路满足线性化条件时链路的IMD3将被完全抑制。利用双电极调制器和平衡电桥搭建了基于单边带调制的线性化链路。实验结果表明，链路产生的单边带信号边带抑制比为9.95dB，采用线性化方案后链路无杂散动态范围提升6.43dB。

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作者
谢刚;
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作者单位

电子科技大学;

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授予单位电子科技大学;
学科光学工程
授予学位硕士
导师姓名刘永;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类无线电中继通信、微波通信;混合调制;
关键词
宽带微波信号; 微波光子链路; 噪声系数; 非线性失真; 无杂散动态范围; 性能参数;

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