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光生微波关键技术研究

2020-12-02阅读(184)

光生微波关键技术研究

论文摘要

微波信号的光学产生即光生微波是微波光子学中最重要的研究内容,具有广泛的应用前景。光生微波技术具有频率高、相位噪声低和结构紧凑等优点,并且能解决电域产生微波信号所面临的电子瓶颈问题,因而越来越被研究机构所重视,也越来越多地被应用于光载无线通信系统、雷达系统、卫星通信等领域。本文主要研究光生多倍频和多波形微波信号,主要利用外调制法进行光学倍频以及多波形微波信号的光学生成,重点提出了两种光生微波倍频结构和一种光生多波形微波信号的结构。本文主要工作内容包括:1.提出基于双偏振调制器的多倍频方案,利用同一系统结构产生了四、八、十二倍频微波信号。四倍频方案中调制器的调制指数是可调的,当其在0.39~3.53之间变化时,输出信号的射频杂散抑制比都大于20dB,最高可达47dB;当调制器的调制指数为2.4048时,能够输出射频杂散抑制比为24dB的八倍频微波信号;当调制器的调制指数为5.1356时,能够输出射频杂散抑制比为30dB的十二倍频微波信号。首先对各个方案进行了理论推导,然后利用OptiSystem软件进行了仿真验证,并结合Matlab软件针对调制器消光比、直流偏置电压、移相器的相移、射频驱动电压和起偏器角度等不理想参数对系统性能的影响进行了分析。2.提出基于偏振复用双平行马赫曾德尔调制器的多倍频方案,利用同一系统结构产生了十二、二十四倍频微波信号。当所有调制器都偏置在最大传输点且调制指数为5.1356时,可以得到射频杂散抑制比为29dB的十二倍频信号;当偏振复用双平行马赫曾德尔调制器中双平行马赫曾德尔调制器的子调制器偏置在最大传输点,主调制器偏置在最小传输点且调制指数为7.5883时,可以得到射频杂散抑制比为29.5dB二十四倍频信号。首先对各个方案进行了理论推导,然后利用OptiSystem软件进行了仿真验证。3.测试强度调制器进行抑制奇阶边带调制和抑制偶阶边带调制的光谱图,之后搭建基于单个强度调制器二倍频和级联两强度调制器四倍频的实验系统,生成了射频杂散抑制比为21.5dB的二倍频信号和射频杂散抑制比为36dB的四倍频信号。4.提出基于双偏振调制器的多波形微波信号光学生成方案,通过适当地选择调制器的调制指数、直流偏置电压和移相器的相移等系统参数,可以从10GHz的正弦射频驱动信号分别生成波形重复频率为20GHz即周期为50ps的二倍频三角波和方波信号以及波形重复频率为10GHz即周期为100ps的锯齿波信号。首先分析了方案的原理,之后利用OptiSystem软件进行了仿真验证。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 光生微波的研究背景及意义
  •   1.2 光生微波技术介绍
  •     1.2.1 光外差法
  •       1.2.1.1 光注入锁定法
  •       1.2.1.2 光锁相环法
  •       1.2.1.3 光注入锁相环法
  •       1.2.1.4 双波长激光器
  •     1.2.2 外调制法
  •     1.2.3 光电振荡器法
  •     1.2.4 非线性效应法
  •   1.3 国内外研究现状
  •   1.4 论文结构安排
  • 第二章 外调制法的关键技术
  •   2.1 电光调制器的原理
  •     2.1.1 马赫曾德尔调制器（MZM）
  •     2.1.2 双平行马赫曾德尔调制器（DPMZM）
  •     2.1.3 双偏振调制器（DPol-MZM）
  •     2.1.4 偏振复用双平行马赫曾德尔调制器（PDM-DPMZM）
  •   2.2 常见的外调制方式
  •     2.2.1 单边带调制
  •     2.2.2 双边带调制
  •     2.2.3 抑制载波双边带调制
  •   2.3 外调制法的性能指标
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 基于DPol-MZM的多倍频微波信号生成方案
  •   3.1 四倍频方案
  •     3.1.1 理论分析
  •     3.1.2 仿真验证
  •     3.1.3 结果分析
  •   3.2 八倍频方案
  •     3.2.1 理论分析
  •     3.2.2 仿真验证
  •     3.2.3 结果分析
  •   3.3 十二倍频方案
  •     3.3.1 理论分析
  •     3.3.2 仿真验证
  •     3.3.3 结果分析
  •   3.4 本章小结
  • 第四章 基于PDM-DPMZM的多倍频微波信号生成方案及外调制倍频系统实验验证.
  •   4.1 十二倍频方案
  •     4.1.1 理论分析
  •     4.1.2 仿真验证
  •   4.2 二十四倍频方案
  •     4.2.1 理论分析
  •     4.2.2 仿真验证
  •   4.3 外调制倍频系统实验验证
  •     4.3.1 强度调制器调制光谱及二倍频实验验证
  •     4.3.2 级联两强度调制器四倍频实验验证
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 基于外调制法的多波形微波信号光学生成方案
  •   5.1 方波信号生成方案
  •     5.1.1 理论分析
  •     5.1.2 仿真验证
  •   5.2 三角波信号生成方案
  •     5.2.1 理论分析
  •     5.2.2 仿真验证
  •   5.3 锯齿波信号生成方案
  •     5.3.1 理论分析
  •     5.3.2 仿真验证
  •   5.4 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间取得的成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 曹倩玉

    导师: 史双瑾

    关键词: 微波光子学,光生微波,电光调制,多倍频,多波形

    来源: 电子科技大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 物理学,无线电电子学

    单位: 电子科技大学

    分类号: TN015;O439

    总页数: 88

    文件大小: 2912K

    下载量: 199

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