基于双平行马赫-曾德尔调制器的大动态范围微波光子下变频方法

为了提高微波光子下变频链路的性能,提出了基于集成双平行马赫-曾德尔调制器的微波光子下变频方法.通过理论推导和数值仿真分析了系统的增益和无杂散动态范围,实验搭建了基于双平行马赫-曾德尔调制器的下变频链路,控制直流偏置电压使双平行马赫-曾德尔调制器工作在高载波抑制的双边带调制模式,并对链路进行了性能测试.实验结果表明:该下变频链路的增益为7.43 d B,无杂散动态范围达到了110.85 d B/Hz2/3,工作频段可覆盖5—18 GHz的宽频范围.基于双平行马赫-曾德尔调制器的下变频方法可优化设计输出频谱,系统结构简单、易于实现,为微波光子下变频链路提供了有效的解决方案.

基于双平行马赫-曾德尔调制器的全光混频器

传统的混频器只具备上变频或下变频的单一功能,为精简通信系统的收发模块,提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)实现上、下变频的全光混频器方案。该方案利用射频信号和本振信号分别驱动DPMZM上下两臂的子MZM,以实现本振和射频信号单边带调制;调节主MZM使DPMZM上、下两臂引入180°相位差从而使光载波相互抵消,输出光信号经光电探测器拍频后可得到中频信号或上变频信号。仿真结果表明:上、下变频信号抑制比皆超过了25dB,同时,无杂散动态范围达到89.7dBm。

基于外调制器的全双工无线信号光传输系统

提出了一种基于双平行马赫-增德尔调制器的全双工矢量信号传输系统。传统的光学倍频技术只适用于NRZ(not return to zero)等强度调制格式,而不适用于无线通信中常用的MPSK、MQAM等矢量信号调制技术,用传统的倍频技术生成光毫米波后,用滤波器将其2个边带分开,在其中一个边带上调制矢量信号,这样幅度和相位信息被正确保留,且使用了8倍频模块,降低了传输过程中对光电器件的带宽要求。理论分析和仿真结果表明:通过此方法产生的携带在60GHz载波上的625-Msymbol/s的4QPSK信号,经过20km单模光纤传输后,误差向量幅度损耗可以忽略不计。

基于双驱动马赫-曾德尔调制器的激光测距研究

提出了一种基于双驱动马赫-曾德尔调制器(DD-MZM)的激光测距技术。通过对DD-MZM的单路进行调制可产生测距用的类双频光源,DD-MZM中两路光的时间延迟差很小,可有效抑制两路光拍频信号的强度噪声。为了进一步抑制由温度变化造成的两路光的相位差噪声,通过实时反馈控制DD-MZM的直流输入端,补偿了两路的相位差。首先基于光场传输函数建立了测距理论模型,分析了相位反馈控制的机理;然后基于理论模型搭建了测距系统,采用降频法采样信号;最后利用相位法反演出距离值。结果显示,在动态控制相位差后,系统相位差的长期漂移抑制比可达11 dB,距离测量的稳定度达到0.4μm。该方案有利于提高激光测距系统的稳定性和集成度。

基于双平行马赫-曾德尔调制器的光子倍频毫米波生成的研究

基于外调制器的光子毫米波生成技术具有频率调谐范围大、结构简单、稳定性强和信号频率纯度高等优点,被认为是实现高频宽带可调毫米波信号产生的有效解决方法。对基于一种双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)的光子倍频毫米波生成技术进行系统的理论分析,给出了实现四倍频、六倍频、八倍频毫米波产生的参数条件,在此基础上提出了一种不需要利用电相移器和光滤波器的四倍频毫米波产生方案,讨论了DPMZM消光比和调制深度对光子倍频毫米波生成的影响。

任意偏置点的电光调制器自动偏置控制方法

为了实现对双电极马赫-曾德尔电光调制器任意直流偏置点的自动偏置控制,采用在闭环控制基础上,引入一个可调移相器使不同直流偏置点处误差信号相同的方法,理论分析了可调移相器相移量与直流偏置相位的关系,仿真得到对于不同偏置点,当调制器直流偏置相位漂移达-0.15rad～0.08rad,移相器引入附加相位漂移-0.55rad～0.55rad时,经偏置控制后相位漂移被限制在-3.0×10-4rad～1.7×10-4rad范围内。结果表明,该方法有效实现了对电光调制器任意直流偏置点的自动偏置控制。

基于级联调制器的24倍频毫米波信号产生

为了有效解决高频毫米波信号源产生困难的问题,提出了一种基于级联强度调制器的24倍频可调毫米波信号产生系统。将低频本振信号调制到第一级双平行马赫-曾德尔强度调制器上,分别控制主调制器和子调制器的偏置电压,使其均偏置在最大传输点上,精确控制低频本振信号的幅值和相位,可以对应产生的-4阶和+4阶边带信号,通过光电检测器拍频,得到的8倍频信号调制到第二级马赫-曾德尔调制器上,控制第二级调制器的偏置电压,使其工作在最小传输点上,可以产生-12阶和+12阶边带信号,经过光电转换后可以得到射频驱动信号频率24倍的毫米波信号,当本振信号频率发生改变时,得到的毫米波信号频率对应改变。

双音调制星间微波光子链路信号噪声失真比优化

建立了包括光源、马赫曾德尔调制器、掺铒光纤放大器和光电探测器的双音调制星间微波光子链路模型。利用贝塞尔函数展开、傅里叶变换/反变换和Graf加法定理,推导出探测器输出信号的严格通用解析解,考虑三阶交调失真的影响,得出信号噪声失真比(SNDR)的表达式。着重分析了在不同调制方式下SNDR、基波和三阶交调信号功率随射频输入功率的变化情况。数值计算结果表明:SNDR、基波和三阶交调信号功率随射频输入功率的增大先增大后减小,存在最优的射频输入信号功率使SNDR达到最大。相同射频输入功率条件下,双边带调制SNDR大于单边带调制,适合星间微波光子链路应用。

基于双平行马赫曾德尔调制器和受激布里渊散射效应的十倍频毫米波信号生成

提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)和受激布里渊散射(SBS)效应的10倍频mm波信号生成方案,具有覆盖频段高和频谱纯度高等优点。在本文方案中,低频率的射频(RF)信号通过DPMZM对激光器发出的光波进行调制,调节直流偏置电压,使DPMZM的主调制器和两个子调制器均工作在最小传输点(MITP),抑制光载波和偶数边带,进一步调节两个子调制器的调制深度和移相器的相移,抑制一阶和七阶边带,留下三阶和五阶边带,然后利用SBS效应进行布里渊边带滤波滤除三阶边带,仅保留五阶边带,再经光电探测器(PD)拍频即可获得10倍频mm波信号。通过仿真实验,以10GHz的RF信号为驱动信号,得到了100GHz的mm波信号,验证了方案的可行性。

基于偏振复用-双平行马赫-曾德尔调制器的可调倍频因子微波移相信号生成

提出一种基于偏振复用-双平行马赫-曾德尔调制器的可调倍频因子微波移相信号生成新方案。在不使用滤波器的情况下,通过改变调制器的射频驱动信号和直流偏置电压,可以生成2倍频、4倍频、6倍频、8倍频微波信号,同时控制检偏器与调制器主轴之间的夹角,就能实现相位0°~360°连续可调。仿真结果表明,频率为5 GHz的射频信号可以转换为10、20、30、40 GHz的全范围线性相移微波信号,相位连续变化过程中,功率波动小于0.5 dB,并且该方案具有良好的频率可调谐性。此外,研究分析了该方案的工作频率范围,以及调制器消光比、直流偏置电压漂移和电移相器幅相不平衡对系统性能的影响。

用IQ调制器产生载波抑制单边带信号的研究

载波抑制单边带调制是一种特殊的幅度调制形式,它将载波和另一个边带抑制,提高频带利用率,增加了光纤的传输容量。并可有效抑制色散,延长信号的传输距离。被广泛应用于长距离高频微波ROF系统中。文中详细分析了利用商用铌酸锂调制器产生载波抑制单边带信号的原理,并据此分析,搭建了试验系统,分别产生了±1阶(即长波方向和短波方向)的载波抑制单边带信号。

基于双驱动DP-MZM的倍频双啁啾信号产生方法

提出了一种基于双驱动双平行马赫增德尔调制器(DP-MZM)的倍频双啁啾线性调频(LFM)信号产生方法。方案中,DP-MZM的上臂受射频驱动,产生偶数阶光边带;下臂受基带信号调制,产生单边带光信号。合理地设置驱动信号的调制系数和主调制器的直流相移,可抑制DP-MZM输出光信号中的载波分量。耦合光信号平方率检波后,可产生载波二倍频、带宽四倍频的双啁啾LFM信号。实验验证了所提方案的可行性,获得了载频14 GHz、带宽1.6 GHz、时宽带宽积1600的双啁啾LFM信号。对波形进行自相关处理,1μs的波形被压缩至0.762 ns,对应脉冲压缩比为1312。所提方案无需偏振器件和光滤波器,具有操作简单、调谐性高的优势,产生信号表现出好的旁瓣抑制性能和脉冲压缩性能。利用模糊函数分析了产生信号对雷达距离-多普勒模糊的改善,搭建了运动目标场景验证了产生信号的探测性能。

用于光载毫米波系统的铌酸锂调制器的研制

为了满足光载微波毫米波系统对宽带毫米波调制器的要求,设计和制作了双平行马赫曾德尔调制器(DPMZM).采用特殊电极结构,选择性腐蚀掉除火线电极下其余大部分SiO2缓冲层,有效抑制了调制器的热漂移和直流漂移.制作的DPMZM样品特征阻抗为35Ω,插入损耗为7.2dB,消光比为26dB,单、双臂半波电压分别为3.0V和1.5V,调制带宽为20GHz.除带宽指标外,总体性能与国际上高端产品相同或略优.目前尚未见铌酸锂DPMZM器件国内制作的报道.

相位调制平行光延迟器的微波高精度测量

提出了一种新的相位调制平行光延迟器，使用双电极马赫一曾德尔调制器进行高精度测量微波信号到达角及等效到达时间差，建立了一个理论模型来分析系统的测量精度监控。空间时延测量转换成两个微波信号之间的相移，精度监测的结果显示，对从5°～165°相移的测量误差小于3．1°，具有重要的应用价值。

基于双通道马赫-曾德尔调制器调制边带滤波的微波光子移相器

提出了一种基于双通道马赫-曾德尔调制器(DPMZM)调制边带滤波的微波光子移相器。在双通道马赫-曾德尔调制器的结构中,在一路马赫-曾德尔干涉仪上实现抑制光载波的双边带调制输出,而在另一路马赫-曾德尔的相位调节臂上通过调节偏置电压实现光载波信号的光学移相,两路光信号经过干涉合路后由光纤布拉格光栅(FBG)滤除其中一个一阶边带,最后输入到光电探测器(PD)进行光电转换得到移相的微波信号。实验结果表明,基于DPMZM调制边带滤波的微波光子移相器具有传输特性稳定、输出幅度波动小的优点。该结构还具有相移调节响应速度快、应用频带宽以及移相范围大于360°等特点。

基于DP-DPMZM的双通道微波光子下变频方案

为了实现多通道的微波光子下变频,提高变频链路性能,提出一种使用单个集成调制器实现的微波光子下变频方案,该方案利用偏振复用特性实现双通道下变频功能。仿真与实验结果表明:当子调制器设置在最小传输点时,可实现载波抑制双边带调制,光载波抑制比达到29 dB;双通道分别独立地将射频信号下变频转换为中频信号,杂散抑制比达30 dB左右,2个通道的无杂散动态范围(SFDR)分别达到110.4 dB·Hz^(2/3)、113.4 dB·Hz^(2/3)。

基于单个双驱动马赫-曾德尔调制器的宽且平坦的可调谐光学频率梳

基于单个双驱动马赫-曾德尔调制器(DDMZM),提出一种宽且平坦的可调谐光学频率梳(OFC)的产生方案,其结构简单、易于实现、成本低。对方案原理进行理论分析,利用Optisystem 7.0软件进行仿真研究。结果表明,产生的OFC梳线数目不多,但平坦度较好,中心频率和梳线间距均可独立调谐。可调谐光源的中心频率决定了OFC的中心频率。将基于光外差法产生的微波射频信号作为DDMZM的驱动信号,确定了OFC的梳线间距,最大可达150 GHz,有效频谱带宽为600 GHz。

增敏型级联双参量测量的光纤传感器

旨在有效解决液体折射率检测中温度和折射率交叉敏感的问题,研制了一种增敏型光纤光栅(FBG)级联马赫-曾德尔(M-Z)结构的温度、折射率双参量测量的光纤传感器。通过多次熔接实验,调节相应参数将单模光纤(SMF)和薄芯光纤(TCF)进行拉锥熔接;然后在TCF的另一端熔接无心光纤(NCF),制备出M-Z光纤干涉仪;再在NCF末端级联上铝制毛细管增敏封装后的光纤光栅(FBG),最终完成双参量测量的光纤传感器的制备。根据M-Z干涉原理及FBG模式理论,计算了增敏FBG理论的温度灵敏度,给出了传感器的灵敏度系数矩阵与温度、折射率与透射谱的波长漂移量的理论公式。搭建了温度、折射率传感测试系统,实验结果表明:在15~85℃温度范围内,随着温度增加,该传感器的透射谱逐渐红移,封装后的FBG和M-Z结构的温度与波长偏移量线性相关系数分别为0.96323和0.91577,温度灵敏度分别为33.71 pm/℃和11.58 pm/℃;在室温下(25℃),液体折射率在1.333RIU~1.34235RIU范围内,随着折射率增加,FBG透射谱不发生偏移,M-Z透射谱逐渐蓝移,折射率与波长偏移量线性相关系数分别为0和0.98761,折射率灵敏度分别为0 nm/RIU和-493.51322 nm/RIU。该传感器可以有效提高温度、折射率的检测精度和灵敏度,可应用于环境、生物、石油化工和食品生产等领域。

DPMZ调制器自动偏压控制算法的研究

针对双平行马赫-曾德尔调制器工作点漂移的问题,提出一种适用于16进制正交幅度调制的双平行马赫-曾德尔调制器自动偏压控制算法。算法分为两个部分,初始化部分和跟踪锁定部分。初始化部分的目的是找到一个接近偏置电压的工作点,以减少跟踪锁定部分算法锁定工作点需要花费的时间;跟踪锁定部分使用抖动信号检测法找到精确工作偏置点,并且能实时地跟踪随环境变化的偏置点,使得偏置电压在尽量长时间内处于最佳偏置点附近,且在最佳偏置点附近游走的范围尽量小。通过实验分析了影响算法结果的因素。实测数据表明,此算法能在较短时间内找到双平行马赫-曾德尔调制器最佳工作偏置点,并能实时进行跟踪调整。

基于电光调制器的微波信号倍频技术研究进展

基于电光调制器产生微波信号的倍频方法结构简单、调谐性好、稳定性较高,为产生毫米波频段乃至太赫兹频段信号提供了一种有效的解决方法。重点介绍了基于电光调制器的几种典型倍频方案与关键技术及其最新研究进展,综合比较了各个方案的优缺点,并给出了下一步研究与发展的方向。