光電振蕩器的頻率穩(wěn)定化技術(shù)研究.pdf

1、微波振蕩器是通信、測控、航天、雷達(dá)等諸多系統(tǒng)運(yùn)行的源泉。得益于微波光子學(xué)的發(fā)展，光電振蕩器(optoelectronic oscillator, OEO)自1994年被提出，運(yùn)用光載射頻(RoF)鏈路及微波反饋回路形成振蕩環(huán)，可生成頻率最高達(dá)上百GHz的低相位噪聲微波信號，具有巨大的研究價值與廣闊的應(yīng)用前景。然而OEO中所使用的光纖的等效折射率與微波帶通濾波器的中心頻率對環(huán)境溫度變化與振動比較敏感，使其頻率穩(wěn)定性有待改善。
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2、文對光電振蕩器的頻率穩(wěn)定化技術(shù)進(jìn)行了研究。首先對OEO在相位噪聲、頻率穩(wěn)定度的研究現(xiàn)狀、常用技術(shù)進(jìn)行了介紹，然后分析了OEO的理論模型，包括其閾值條件、振蕩功率和頻譜特性，研究了傳統(tǒng)Yao-Maleki模型未加考慮的閃爍噪聲、微波放大器的非線性對OEO系統(tǒng)的影響，對OEO的相位噪聲和振蕩功率表達(dá)式進(jìn)行了修正和驗(yàn)證。針對X波段OEO提出了基于鎖相環(huán)(PLL)和雙自注入鎖定(DSIL)以提高OEO頻率穩(wěn)定度的方法。雙自注入鎖定方法降低了OE

3、O的相位噪聲，減少了OEO的頻率漂移，并使每個自注入環(huán)引入的近載頻雜散模式相互抑制。然后設(shè)計(jì)了PLL電路，實(shí)現(xiàn)了DSIL OEO與一個100 MHz的恒溫晶體振蕩器的相位鎖定。重點(diǎn)分析了PLL環(huán)路傳輸特性對PLL輸出信號的相位噪聲的影響，通過優(yōu)化PLL環(huán)路帶寬實(shí)現(xiàn)了OEO近載頻相位噪聲的優(yōu)化，所得的9.95 GHz信號的相位噪聲為-55 dBc/Hz@10 Hz和-125 dBc/Hz@10kHz，分別在100Hz和10 kHz頻偏處實(shí)