基于级联DDMZM的倍频及三角波产生技术研究

摘要

微波光子学是结合微波学技术和光学技术的一门研究学科。作为一门新兴交叉学科，其结合了光学的低损耗、大带宽、防泄漏、体积小、重量轻等优势和微波学灵活接入的优势，利用光学中处理信号的器件和方式，来解决或者优化纯电学方式难以攻克的技术难题，为电通信和光通信都带来了更广阔的发展和应用空间。微波信号的光学产生是微波光子学的一个技术分支。利用微波光子学技术实现毫米波信号的生成可以有效地解决带宽、频率和速率等“电子瓶颈”问题，避免直接使用高成本的高频信号源，而是用较低频率的电域本振信号源通过倍频的方式产生高频率的毫米波信号，打破传统电域微波信号源的局限，降低了对信号源的要求，减小生产成本。三角波在雷达系统、信号处理、无线和有线通信系统中有着广泛的应用。同样由于“电子瓶颈”的限制，目前电学三角波产生技术无法满足日益增长的对频率，损耗等诸多通信需求。利用微波光子学的方法产生高频率的三角波，也引起了国内外众多研究机构和学者的关注。 本文首先列举分析了几种典型的光生微波方案的结构及其特点，然后介绍了微波光子系统中微波毫米波信号产生的关键器件，如电光调制器、偏振组件、光电检测器等的工作原理。然后提出一种新颖的基于级联双驱动马赫增德尔调制器（DDMZM）的倍频因子可调的光生微波方案，得出了在该方案下，产生不同倍频因子微波信号的条件，并分析生成不同倍频信号的边带抑制比RFSSR与调制指数、放大器增益及滤波器阻带衰减值的关系；并用偏振调制器、偏振控制器和偏振片的组合结构来等效马赫增德尔调制器，从而避免马赫增德尔调制器的直流偏置漂移问题；在级联DDMZM调制器结构的基础上，将毫米波产生结合RoF技术，讨论光生微波在携带基带信号时长距离传输的性能，利用单边带调制的方法克服光纤传输的色散问题；最后将级联DDMZM结构应用于三角波产生，分析生成三角波时的条件，并分析产生三角波的近似性和稳定性等性能。

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