微波光子移相及镜像抑制混频技术的研究

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微波光子混频技术利用光子学方法对信号进行变频处理,系统体积小、重量轻、抗电磁干扰能力突出,为传统电学器件的“电子瓶颈”问题开辟出新的解决方案。目前的通信系统要求收/发模块是一个多功能的混频器,为降低微波本振源要求,论文重点研究微波光子混频器在完成子谐波频率变换的同时,实现变频信号相位可控和镜像抑制功能。本文的主要研究工作如下:(1)提出相位可控的子谐波混频器方案。完成微波信号上/下变频的同时,实现了相位的线性连续调谐。方案中两次信号调制均抑制载波分量,提高了混频器的转换效率;调制的过程与相位调谐的单个控件分离,使系统易于利用到相控阵波束形成中。结果表明方案实现的混频器稳定性好,输出变频信号纯度较高,功率抖动最大为0.37dB保持基本不变,相位偏差保持在1.03°以下。(2)提出具有镜像抑制功能的子谐波下变频器方案。基于光子移相技术设计系统,将传统I/Q混频中平行的两路调制过程在一个集成的电光调制器中实现,稳定地保持了20~30GHz内两路下变频信号间的相位正交,从而实现镜像抑制。结果显示正交相位偏差小于1.54°,平均镜像抑制比超过45dB。但系统带宽受波分复用器滤波特性的限制,难以实现频率的宽带调谐。(3)提出全光、宽带子谐波镜像抑制下变频器方案。针对前一方案存在的问题,利用新的电光调制器将调制信息转换到光场的正交偏振态上实现偏振复用,避免波分复用器的使用。结果表明10~40GHz内两路下变频信号的正交相位偏差小于0.86°,平均镜像抑制比超过45dB。除了具备上一方案的优势外,真正地实现了微波信号的全光、宽带镜像抑制下变频。
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