论文部分内容阅读
微波光子学是将微波射频技术与光子学技术结合起来的一门新型学科,在光域完成电信号的处理,包括信号的生成、传输、混频、滤波等。微波光子链路具有通信容量大、传输损耗小、体积小、重量轻和抗电磁干扰等优点,在卫星通信、雷达、电子战和有线电视等领域具有广阔的应用前景。本文主要研究微波光子链路的模块化设计,分析测试光模块的主要性能参数及通信数据传输速率,优化光链路传输性能,设计制作高性能的微波光子链路收发模块。本文首先介绍了微波光子链路的研究背景、应用领域以及国内外研究现状,分析对比直接调制微波光子链路和外调制微波光子链路的系统组成原理,结合课题需要,选择直调光链路作为本文研究重点,分析其主要性能参数的影响因素,并基于同轴型直调DFB激光器和同轴型光电探测器设计制作了一款工作频率为1GHz6GHz的超宽带微波光子链路收发模块,并对光收发模块进行了性能测试和通信应用测试。光模块性能测试结果表明,本文所设计的光模块在整个带宽内增益平坦度为±7.5dB,2.4GHz频段输入1dB压缩点为6.9dBm,压缩动态范围为144dBc/Hz,无杂散动态范围为105dBc/Hz,噪声系数为39dB;5GHz频段输入1dB压缩点为17.4dBm,压缩动态范围为145dBc/Hz,无杂散动态范围为101dBc/Hz,噪声系数为47dB。对光模块在WIFI通信频段的数据传输测试结果表明,2.4GHz频段数据传输速率为5.5MB/s,5GHz频段数据传输速率为10MB/s,优于直接采用无线通信的传输速率。另外经过测试链路传输误码率小于10-6,置信度高于99%。本文最后分析了所设计的光模块增益平坦度的构成原因,针对光模块频响曲线设计了一款增益均衡电路。利用ADS对该电路进行频响仿真,结果表明,该电路对目标频点的增益均衡精度小于±2dB。将该电路应用于原光收发模块进行增益频响仿真,结果表明均衡后的光模块增益平坦度为±1.8dB,相比之前有很大的提升。另外,为了改善增益均衡电路导致的光链路整体增益下降的情况,本文最后还针对一款型号为SBB5089的射频放大芯片进行增益均衡电路设计,并将均衡后的放大电路应用于均衡后的光链路。仿真结果表明,经过放大之后,链路平均增益为-2.5dB,增益平坦度为±1.7dB。可以得出结论,若将所设计的光链路增益均衡电路和放大器增益均衡电路应用于原光链路电路设计中,可以有效改善原链路的增益平坦度并保持增益不受影响。