基于倍頻和延時(shí)自外差的光生微波方法研究.pdf

1、隨著各種電子設(shè)備性能的不斷提高，對(duì)微波信號(hào)源的工作頻率、頻譜純度、可調(diào)諧性等性能提出了更高的要求。相較于傳統(tǒng)電生微波信號(hào)方法，光生微波方法具有大帶寬、低損耗、寬調(diào)諧范圍和抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，具有重要研究意義。本文就是針對(duì)微波信號(hào)光學(xué)產(chǎn)生方法展開(kāi)研究，為獲得高頻譜純度的可調(diào)諧微波信號(hào)，研究了一種基于微波光子濾波的倍頻微波信號(hào)產(chǎn)生方法;為獲得更高頻微波信號(hào)產(chǎn)生，探索研究了一種延時(shí)外差的方法。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 分析了外調(diào)制倍頻法

2、和光外差法實(shí)現(xiàn)原理及光生微波信號(hào)性能的影響因素。研究表明，外差法中，激光器的強(qiáng)度噪聲、相位噪聲及頻漂對(duì)微波信號(hào)的頻譜純度及穩(wěn)定性有較大影響。
　　 研究了一種基于微波光子濾波的多倍頻微波信號(hào)產(chǎn)生方法，并展開(kāi)理論和實(shí)驗(yàn)研究。基于大信號(hào)相位調(diào)制和單模光纖的色散效應(yīng)產(chǎn)生多階倍頻諧波，基于馬赫曾德?tīng)柛缮鎯x(Mach-Zehnder interferometer,MZI)的寬帶光源譜分割技術(shù)和色散介質(zhì)實(shí)現(xiàn)可調(diào)的單通帶微波光子濾波器(Mic

3、rowave photonic filter,MPF)，完成對(duì)單一倍頻微波信號(hào)的提取，調(diào)節(jié)寬帶光源的譜分割間隔可實(shí)現(xiàn)倍頻微波信號(hào)調(diào)諧輸出。文中利用MATLAB仿真實(shí)現(xiàn)了基于MZI寬帶光源譜分割，并分析了譜分割間隔與可調(diào)光纖延遲線的關(guān)系，仿真實(shí)現(xiàn)了可調(diào)諧的單通帶MPF，分析了濾波器通帶中心頻率及帶寬等性能。在理論分析的基礎(chǔ)上搭建了光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)觀測(cè)了寬帶光源譜分割效應(yīng)、MPF的濾波響應(yīng)及其對(duì)倍頻信號(hào)的提取。實(shí)驗(yàn)中，利用5GHz低頻驅(qū)動(dòng)

4、信號(hào)得到了二倍頻和三倍頻微波信號(hào)，其10dB線寬較窄，約幾十Hz，功率波動(dòng)1～2dB。實(shí)驗(yàn)表明，此方案產(chǎn)生的單個(gè)倍頻信號(hào)線寬窄，易調(diào)諧、頻譜純度高，諧波抑制好。該方案避免強(qiáng)度調(diào)制器中對(duì)直流偏置點(diǎn)的漂移控制及可調(diào)光或電濾波器的使用，能產(chǎn)生高頻譜純度的可調(diào)諧微波倍頻信號(hào)。
　　 探索研究了一種基于脈沖式注入電流產(chǎn)生雙波長(zhǎng)光源及延遲外差方法產(chǎn)生微波信號(hào)，避免參考射頻(Radio frequency,RF)源的使用，可實(shí)現(xiàn)大功率、高頻率