基于双偏振调制器的相位编码技术研究

提出了一种新型的基于双偏振调制器(Polm)实现相位编码的方法,不仅可以保证 编码信号180°相移,而且可以实现微波编码信号的宽带可调谐。当微波信号加载到第1个Polm时, 从第 1个Polm输出的信号是两路偏振垂直、相位互补的信号;该信号经过带通滤波器(BPF)滤除下 边带, 只留下两路偏振正交的载波和上边带,再调谐偏振控制器(PC),使得两路正交的信号进入 到第2个Polm里,这时第2个Polm起着光开关的作用;根据加载的射频信号的幅度不同,经过 检偏器(Pol)检偏, 可以分别实现两路不同的偏振信号输出,由于两路上边带的相位是互补的,最终可以实现 可调谐相位编码信号的产生。     

基于偏振调制的可变系数微波光子滤波器

基于偏振调制器(PolM)设计并实现具有可变系数特 性的可调谐微波光子滤波器,通过理论计算与实验证 实了设计方案的可行性。PolM可以对输入的微波信号实现两路正交反相的相位调 制,经强度调制转 换后,可以拍频恢复出原来的微波信号。仅需通过调节偏振控制器(PC)控制光信号的检偏方 向,即可实现恢复 出的微波信号π相位变化,进而实现滤波器抽头系数的正负变化。利用偏振分束器(PBS)实 现两路光信号检偏和 合并的同时,能够有效地避免两路光信号之间的干涉。通过调节光路中的光可调时延线(OTD L)改变两路光信号 间的时延差,能够改变滤波器的自由光谱范围(FSR),实现滤波 器的可调谐。通过实验验证了时延差分别为300ps和400ps 两种情况下正系数和负系数微波光子滤波器的频率响应,与理论计算值相吻合,验证了方案 正确性。     

超宽带信号的产生及光纤传输的研究

提出了一种新的超宽带(UWB)脉冲产生的方法,并对其产生的数学原理进行了分析和实验验证。经过高斯信号调制的偏振控制器(PC)可以产生两个相位互补的相位调制信号,先通过PC调节两个正交的相位调制信号的静态相移,再经过偏振分束器(DBS)检偏后可以得到两路相位互补的高斯信号或二阶高斯信号,最后将这两路信号延时然后再经过偏振合路器(PBC)就可以分别得到一阶或三阶高斯信号。由于这3种脉冲的产生方式不同,频带宽度不同,在光纤中传输时对色散的容忍度也不一样,因此仿真分析了色散对这3种UWB信号传输特性的影响,得出了三阶高斯信号最适合UWB传输。     

一种可重构双输出微波光子变频器的设计与仿真

提出了一种可重构双输出微波光子变频器,该变频器可以实现上变频、下变频和同相/正交（I/Q）上变频。通过改变偏振复用-双平行马赫曾德尔调制器的驱动信号,可以重构生成上、下变频信号以及上变频的上、下边带信号或矢量信号,且能同时单独输出两路变频信号。利用偏振控制器在正交偏振方向上巧妙地消除了本振信号的正/负一阶光边带,避免了滤波器的使用,进而实现了频率的大范围可调谐。仿真结果表明：所提变频器可在1～59 GHz带宽范围内单独输出两路任意频率的信号,杂散边带抑制比大于30 dB;加载I/Q基带信号可以进行I/Q上变频,生成两路高频64阶正交振幅调制（64QAM）矢量信号,误差矢量幅度小于3.5%。所提变频方案能消除光纤色散引起的功率周期性衰落效应,系统的无杂散动态范围为107.1 dB·Hz2/3。此外,分析了直流偏置电压漂移、电移相器相位不平衡、偏振控制器偏振漂移等非理想因素对变频器性能的影响。     

基于PolM的可调谐相位编码信号发生器设计

采用双平行偏振调制器,在不使用任何光或电滤波器的条件下,利用倍频操作在双平行偏振调制器和混合器工作频段内产生相位编码信号。在10Gb/s的编码速率下,仿真实验实现了10~40GHz范围的调谐,结果表明,在光生频率内该相位编码微波信号具有良好的大范围可调谐性能。     

一种基于半导体光放大器的Ku波段可调谐光电振荡器

基于半导体光放大器(SOA)的非线性偏振旋转效应,提出了一种可调谐双环路光电振荡器(OEO),并从理论上分析了这种设计的基本原理。实验测得了振荡频率为12.978 GHz的微波信号的频谱图和相位噪声图,并且在Ku波段通过直接调节SOA注入电流得到调谐范围为40MHz,调谐步长约为2MHz的微波信号输出。在整个调谐范围内,输出微波信号的相位噪声在偏离中心频率10kHz处低于-75dBc/Hz。     

基于偏振调制器和单模光纤的微波瞬时频率测量研究

提出了一种基于偏振调制器(PolM)实现微波信号 的瞬时频率测量(IFM)方法并进行了实验验证。它采用PolM同时实现相位调制和强度调制, 利用1个光源和1段单模光纤(SMF)保持光路中功率稳定,通 过光纤的色散将微波信 号频率映射到功率上,最后经过光电探测器(PD)探测并计算出两路电信号的功率比。这个功 率比一一对应于输入的微 波信号频率,最终能够测得所输入的微波信号频率。实验结果表明,它不仅可以实现1～12GHz宽带范围 内IFM,测量精度可以达到0.2GHz,而且能够同时保证 所测量的微波信号频率的系统误差小,稳定度好。     

一种60GHz毫米波全双工光纤无线通信系统

为了实现有线信号和无线信号的同时传输,采用将有线信号和无线信号分别在两个正交的偏振态中构造混合网络的方法,用非对称输入的双臂马赫-曾德尔调制器来产生无线信号中的毫米波;利用相位调制器实现差分相位键控调制格式,以便在上行链路中实现载波重用有线信号,分别将调制后两个正交偏振态信号耦合到同一光波长上经过光纤传输至基站。在基站处将两个正交偏振态的信号分离,携带无线信号光载波经光电检测放大后由天线传输出去,而携带有线信号光载波分为两路,一路经过平衡检测器检测得到有线信号,另外一路应用到上行链路中实现载波重用。通过OPTICSYSTEM软件进行了理论分析和实验验证,得到了10Gbit/s有线信号和60GHz无线信号通过光纤传输50km后的眼图。结果表明,该方案传输效果很好。     

基于MIMO构架的光OFDM系统研究

文章在分析无线正交频分复用(OFDM)技术和单模光纤偏振特性的基础上,研究了一种基于多输入多输出(MIMO)框架的光OFDM系统并搭建了实验平台.系统将两路12 Gb/sOFDM信号通过偏振复用为24 Gb/s信号,实现了两路信号的解调输出.实验证明,该系统可扩展光纤信道中的频谱划分,增大信道容量,具有较强的对抗光纤色散的能力.     

基于激光外调制的频率可调谐光电振荡器

为了实现光电振荡器(OEO)输出频率的可调谐,提出了一种基于外调制激光的频率可调谐光电振荡器。此方案在单环OEO的基础上增加一个由微波滤波器、电衰减器、电放大器和电移相器构成的电增益选频腔,通过调节电移相器的偏置电压可以等效改变电选频腔的腔长,从而改变其输出微波信号的频率;同时调节光延时线来改变光电振荡器的起振模式,通过电增益选频腔信号与光电振荡器自由振荡信号的电注入锁定,即可实现频率可调谐的光电振荡器,其输出信号的频率由锁定OEO模式的电增益选频腔决定。实验结果表明,本方案产生了频率调谐范围为10.05 GHz~10.09 GHz、调谐步长为400 kHz的输出信号,频率在40 MHz的范围内连续可调谐。在输出频率为10.0519 GHz时,其边模抑制比为60 dB,相位噪声为-115 dBc/Hz @10 kHz。该方案结构简单,既保留了单环OEO低相位噪声的优势,又能有效抑制边模,为实现频率可调谐OEO提供了一种新的方法。     

精细调谐电增益环腔光电振荡器

为了有效实现光电振荡器(OEO)输出频率精细调谐 ,提出了一种基于电增益环腔(EGRR)的OEO。利用放大器、 滤波器和移相器构成可调谐EGRR,通过改变EGRR内信号的相位等效实现 环腔长度的改变,得到不同 频率的射频(RF)信号,RF信号与OEO产生的自由振荡信号电注入锁定,输出信号 的频率由锁定EGRR输出频 率的OEO模式决定,相位噪声由OEO决定。在简单结构实验的条件下,有 效实现了OEO输出频率精细调谐。实验结果表明,当光纤长为2km、EGRR长为0.5m时,得到 了频率为11.3GHz、边模抑制比(SMSR)为 48dB、可调谐范围为239MHz、调谐最小步长 为100kHz和相位噪声为－99dBc/Hz@10kHz的RF信号。     

一种比相法瞬时测频接收机的工程实现

射频信号经限幅、放大、功分后输出两路信号,其中一路通过特定长度的射频线进行延迟,再经延迟信号与另一路信号同时送达鉴相器进行正交鉴相,并输出鉴相后的sin和cos两路模拟信号。这两路信号是输入信号相位的函数,与输入信号的频率相关,经A/D转换器转换为数字量送到FPGA,并由FPGA进行判断、计算和编码,同时输出对应的频率编码,以实现测频功能。     

基于载波抑制单边带调制的微波光子混频方案

为了克服电混频器的瓶颈,实现大带宽的信号混频,提出了一种基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器的微波光子混频方案。通过调节调制器的6个直流偏置电压进行载波抑制单边带调制,射频(RF)信号和本振(LO)信号分别注入调制器,相互隔离,各自调制,且在2个相互正交的偏振态上传输,最后经偏振控制器和检偏器调整到同一偏振态上进行拍频,上、下变频模式的切换只需要改变其中一个直流偏置电压。仿真与实验表明:该方案切实可行,输入的RF频率在11~25 GHz时,输出的上变频或下变频信号的RF杂散抑制比不低于25 dB,频谱纯度高,可调谐性好,变频模式之间切换方便,系统的RF/LO隔离度达到-49 dB。     

光电振荡环路的微波光子变频与移相技术研究

微波光子变频与移相技术是微波光子雷达的两个关键技术,若在实现微波光子变频的同时完成移相,可以大幅降低微波光子雷达系统的复杂度和体积。本研究基于光电振荡环路提出一种可同时完成微波光子变频与移相的方法,利用光电振荡环路对基频微波信号进行上变频,通过改变光电振荡器的输出频率,实现1.6～21.16GHz可调谐上变频;调节可调谐激光器的输出波长,利用色散补偿光纤的延迟效应等效改变上变频信号的相位,调谐范围可达50.4°。该方案将微波光子变频与移相技术结合,在拓展光电振荡器应用范围的同时,对微波光子雷达的实用化也有一定借鉴意义。     

多级高精度可调谐的瞬时频率测量方法

提出一种多级高精度可调谐的瞬时频率测量(IFM)方法,采用单光源无滤波的IFM系统结构,结合光偏振调制和偏振分束原理,利用偏振调制器和偏振控制器等器件来实现对同一波长下不同光偏振维度上微波信号的加载和分离。通过控制单模光纤的色散参数,可以获得较大的测量范围,利用色散所致的射频功率衰落效应,能获得单调变化的频率—幅度映射关系,进一步通过光电探测的射频信号输出功率比来得到幅度比较函数fACF。由于fACF可以通过改变偏振角或直流偏置电压进行调节,因此该测量方法可用于多级频率测量实现对特定频率的高精度检测。结果表明,可以获得2~17.3 GHz的测量范围和±0.15 GHz的测量精度。     

偏振控制C波段波长可调谐掺铒光纤激光器

报道了一种结构简单的波长可调谐掺铒光纤激光器。该光纤激光器由增益平坦型掺铒光纤放大器(EDFA)、偏振相关光隔离器、光纤偏振控制器及输出耦合器组成。利用光纤偏振控制器和偏振相关光隔离器作为波长调谐器件,实现了光纤激光器的波长可调谐输出及双波长输出。利用琼斯矩阵理论分析了光纤激光器腔内不同波长的损耗与偏振控制器状态的关系,指出通过调节光纤偏振控制器,光纤激光器可以实现波长可调谐输出,同时阐述了光纤激光器双波长输出的机制。实验上获得了中心波长在1542~1564nm连续可调,平均功率大于2.6mW,边模抑制比大于35dB的连续激光输出。同时获得了波长为1549nm和1564nm的双波长连续激光输出。     

多种调制格式微波信号的光学产生方案

提出了一种基于偏振调制器（PolM）和Sagnac环级联的多调制格式微波信号的光学产生方案。理论分析了PolM在基带编码信号的驱动下产生偏振键控（PolSK）信号的基本原理,Sagnac环中嵌有两个马赫增德尔调制器（MZM）,分别对顺时针和逆时针传输的PolSK信号进行独立调制。通过合理调整两个MZM的驱动信号,实现了幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）微波信号的产生。在仿真实验中,产生了比特率为2 Gbit/s的40 GHz ASK信号、20/40 GHz FSK信号和20 GHz PSK信号,同时验证了比特率和载波频率的宽带可调谐性。Sagnac环结构提升了系统的稳定性,并且针对每种调制格式的微波信号,在不改变链路结构的情况下其比特率和载波频率都可以通过控制基带编码信号和MZM的射频驱动来进行独立且灵活的调谐。     

数字中频鉴相频域实现

通过对数字中频鉴相器的分析说明，提出了一种频域数字中频鉴相的方法，这种方法可提高鉴相器输出两路正交信号的幅度不平衡度和相位不平衡度，即可提高输出信号的镜频抑制度，进而提高输出正交信号的质量，该方法可以进行灵活的软件编程，有利于实现系统小型化，可靠性高，具有一定的实用性。     

基于HNLF的全光二进制相位编码微波信号调制研究

在高度非线性光纤中,基于交叉极化调制效应提出了一种新的全光方案,生成一个二进制相位编码的微波信号,该信号载波频率可以广泛调谐。通过实验生成了载波频率20GHz时编码率为5Gb/s、载波频率30GHz时编码率为7.5Gb/s的两个二进制相位编码的微波信号。最后对该系统的脉冲压缩能力进行了评估,测量结果与理论分析相符。     

可调谐窄带宽的负系数微波光子滤波器

针对负系数微波光子滤波器很难用正系数的光学抽头来实现,提出了一款基于色散器件级联的可调谐、窄带宽、负系数微波光子滤波器。利用整形后的多波长光纤激光器的输出信号作为滤波器的抽头光源,将单模光纤与F-P光纤环级联作为延迟单元,实现滤波器的频率选择性。利用相位调制器和级联的色散器件共同作用,实现负系数的微波光子滤波器。实验得到了波长间隔为0.34 nm的多达37个激光信号的稳定输出,进而基于此实验结果仿真研究了F-P光纤环中C2、C3的耦合系数r、不同长度的可调谐光纤延迟线（TODL）和延迟单元中不同长度的单模光纤等参数对微波光子滤波器性能的影响。