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《北京邮电大学》 2014年
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基于微波光子技术的综合射频系统及其应用研究

杨心武  
【摘要】:综合射频系统通过一套共用的软、硬件结构可实现多种射频功能,具有统一频谱管控、灵活资源调配、减小设备冗余、降低维护成本等一系列优点,在国防电子、卫星载荷和通信网络方面具有广泛的应用前景。但目前面临处理带宽、传输损耗和电磁干扰等方面的问题。新兴的微波光子技术具有宽带、低损耗、高射频隔离度和强并行处理能力等优势,论文创新性的将微波光子技术应用于综合射频系统,取得的主要创新成果如下: 针对综合射频系统面临的宽带、多频本振产生和分布问题,论文提出了一种基于双光频梳的光生多本振产生方法,该方法可以利用3个固定频率的射频本振产生一系列不同频段、且相互分离的射频本振,产生的本振数目可随光频梳谱线数的增加而增加。由于光生多本振系统与光纤兼容,可支持大面积射频本振的分布和共享。本文利用该方法成功实现了L-Ka频段内幅度均匀的多射频本振产生。 针对综合射频系统面临的宽带、多频率变频问题,本文提出了两种基于光频梳的灵活变频方法。第一种方法通过将光频梳和调制到光上的多频段信号差拍,可以实现多频段射频信号的不同频段同时下变频到不同的中频,且支持频谱反转、交换等灵活的频谱操控功能。实验演示了将双频段射频信号同时下变频到不同的中频,相比背靠背传输,信号EVM恶化7.5%。另一种方法是将输入射频用光频梳多路复制并与另一光频梳差拍,然后使用信道化滤波分离出各差拍信号,从而实现单一射频信号同时到多个频段的变频与广播。实验实现了6.1GHz信号同时下、上变频到3.9GHz、4.1GHz、11.9GHz、19.9GHz和27.9GHz。各信道最大串扰为-13.6dB,相比背靠背传输,信号EVM恶化9.3%。 针对分布式光纤链路所面临的偏振态抖动影响,论文研究了一种适合多路共用的基于正弦波的扰偏方法。理论分析结果表明,当扰偏深度达到一个特定值时,光载波的直流分量与偏振抖动无关。基于上述分析,实验实现了对外界偏振抖动信号大于40dB的抑制,并且在远端电光调制和远端光子变频应用中,利用该方法分别实现了将信号的偏振相关功率抖动控制在0.6dB和0.9dB以内。 最后,论文开展了基于微波光子技术的综合射频系统在可重构分布式天线系统与通信卫星转发器方面的应用研究。1)论文利用光子射频交换和光纤射频传输设计了一种射频可重构的光纤分布式天线系统,并成功研制相关原理样机,实现了多信号的频率重构、路由重构以及大容量射频资源的灵活调配;2)与中国科学院和中国空间技术研究院合作,利用光子射频交换和宽带多频率光子变频技术,设计并实现了一套新型的通信卫星转发器系统,可支持C(6/4GHz)、Ku(14/12GHz)和Ka(30/20GHz)三个频段中任意上行频率到下行频率的转发。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN929.1

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