高性能微波光子鏈路研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)對高容量的要求和光纖技術(shù)、光電子器件以及微波毫米波集成電路技術(shù)的發(fā)展，形成了一門新興學(xué)科——微波光子學(xué)。微波光子學(xué)是利用光學(xué)方法實(shí)現(xiàn)微波信號處理的一門學(xué)科。由于光子技術(shù)具有帶寬大、并行處理能力強(qiáng)、體積小、重量輕、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，因此，微波信號的光處理有望解決現(xiàn)有微波系統(tǒng)處理帶寬小、速度慢、處理能力弱等瓶頸問題。微波光子技術(shù)包括微波信號產(chǎn)生、傳輸、濾波、延時等許多方面，在通信、雷達(dá)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。作為光處理的核心，

2、微波光子鏈路可以實(shí)現(xiàn)微波與光波的相互轉(zhuǎn)換以及傳輸?shù)忍幚砉δ堋Ｒ虼?，?shí)現(xiàn)低噪聲、大動態(tài)的微波光子鏈路是非常重要的研究內(nèi)容。本文主要研究傳輸模擬信號的微波光鏈路，分析影響鏈路性能的各種因素，提出高性能的微波光鏈路系統(tǒng)。
　　 首先，論文對最基本的IMDD(強(qiáng)度調(diào)制直接探測)鏈路進(jìn)行建模，得到了直接調(diào)制和外調(diào)制鏈路的增益、噪聲系數(shù)以及動態(tài)范圍的數(shù)學(xué)模型，并且理論和仿真分析了激光器的相對強(qiáng)度噪聲、光纖損耗、光電及電光轉(zhuǎn)換效率以及信號的頻

3、率等對微波光子鏈路的影響。在此基礎(chǔ)上，對微波光子鏈路進(jìn)行了實(shí)驗驗證，實(shí)驗結(jié)果與理論分析基本一致。
　　 其次，論文對基本光鏈路進(jìn)行了優(yōu)化，在前面分析的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了探測方法，引入了相干平衡探測來提高鏈路的靈敏度，降低激光器產(chǎn)生的相對強(qiáng)度噪聲(RIN)。建立了采用平衡探測外調(diào)制鏈路的等效噪聲模型，推導(dǎo)出該鏈路的增益與噪聲系數(shù)數(shù)學(xué)模型，通過計算證明平衡探測能將鏈路的噪聲系數(shù)降低9.7dB。為了提高鏈路的動態(tài)范圍和調(diào)制效率，還引進(jìn)了抑

4、制光載波的單邊帶調(diào)制技術(shù)，仿真分析了抑制光載波單邊帶調(diào)制鏈路對鏈路性能的影響，結(jié)果表明采用抑制光載波的單邊帶調(diào)制后，鏈路的光載波功率能被抑制了34.6 dB，其中一個邊帶被抑制了47.5 dB，鏈路的動態(tài)范圍會提高約20 dB。
　　 最后，論文將平衡探測技術(shù)與抑制光載波單邊帶調(diào)制技術(shù)結(jié)合，形成一種新的鏈路結(jié)構(gòu)。對該結(jié)構(gòu)的微波光子鏈路進(jìn)行仿真，結(jié)果顯示，新結(jié)構(gòu)的微波光子鏈路與單一探測的載波抑制鏈路相比，噪聲系數(shù)下降15.3 dB