可調(diào)諧光電振蕩關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、高質(zhì)量的微波信號源是一切微波應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ),微波信號的相位噪聲及穩(wěn)定度直接影響微波系統(tǒng)的工作性能。與傳統(tǒng)的微波振蕩器相比,光電振蕩器有著相位噪聲不隨頻率提高而惡化的特點(diǎn),滿足了各種微波系統(tǒng)對相位噪聲特性日益增長的需求。光電振蕩器作為一種新型的光生微波方法,能夠產(chǎn)生頻率從幾 MHz到上百GHz、高Q值、超低相位噪聲的優(yōu)質(zhì)微波信號,并具有光、電兩種信號輸出形式。在無線通信、雷達(dá)、信號處理、測量技術(shù)等應(yīng)用領(lǐng)域中,不僅要求微波信號的質(zhì)量高,往往

2、還要求其頻率可以調(diào)諧,因此有必要對光電振蕩器輸出頻率的可調(diào)諧性進(jìn)行分析與研究。
　　本文首先介紹了可調(diào)諧光電振蕩器的研究意義及國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r,并對光電振蕩器的閾值條件、振蕩頻率及幅度和頻譜特性等基本理論進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)學(xué)分析。然后結(jié)合兩種微波光子移相技術(shù),設(shè)計了三種可調(diào)諧結(jié)構(gòu):1在光電振蕩器的基本結(jié)構(gòu)上利用矢量和移相技術(shù)實(shí)現(xiàn)了頻率的小范圍可調(diào)諧;2利用啁啾光柵和雙環(huán)路結(jié)構(gòu)代替電濾波器實(shí)現(xiàn)單模振蕩,結(jié)合矢量和移相技術(shù)在仿真中實(shí)現(xiàn)8-1

3、2 GHz的大范圍頻率調(diào)諧;3利用雙驅(qū)動M-Z調(diào)制器、可調(diào)諧放大器及90°混合耦合器構(gòu)成一種相移大小與工作頻率無關(guān)的微波光子移相器,通過調(diào)整環(huán)路的相移大小實(shí)現(xiàn)振蕩信號的頻率調(diào)諧,范圍為1.48 MHz。
　　本文還對可調(diào)諧光電振蕩器進(jìn)行了實(shí)驗研究。實(shí)驗中利用中心頻率與工作電壓成近似線性關(guān)系的電調(diào)濾波器實(shí)現(xiàn)光電振蕩器的頻率調(diào)諧,當(dāng)工作電壓從1V調(diào)到2.4 V時,獲得了頻率從97.4 MHz到114.9 MHz的振蕩信號。接著結(jié)合相位

4、調(diào)制和光可調(diào)濾波器構(gòu)成一種中心頻率可調(diào)諧的微波光子濾波器,通過調(diào)整環(huán)路增益產(chǎn)生了9.38 GHz的單模振蕩,邊模抑制比接近50 dB。當(dāng)改變光可調(diào)濾波器的帶寬從而改變微波光子濾波器的中心頻率時,振蕩信號的頻率也隨之變?yōu)?.04 GHz。最后對基于矢量和移相的小范圍可調(diào)諧光電振蕩器進(jìn)行了實(shí)驗驗證。利用可調(diào)諧光衰減器調(diào)節(jié)兩路光信號的幅度比,在開環(huán)特性測試中耦合器的兩個輸出端口分別獲得了37.5°和29.4°的相移;在閉環(huán)特性測試中,一個端口