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高质量的微波信号源是一切微波应用领域的基础,微波信号的相位噪声及稳定度直接影响微波系统的工作性能。与传统的微波振荡器相比,光电振荡器有着相位噪声不随频率提高而恶化的特点,满足了各种微波系统对相位噪声特性日益增长的需求。光电振荡器作为一种新型的光生微波方法,能够产生频率从几MHz到上百GHz、高Q值、超低相位噪声的优质微波信号,并具有光、电两种信号输出形式。在无线通信、雷达、信号处理、测量技术等应用领域中,不仅要求微波信号的质量高,往往还要求其频率可以调谐,因此有必要对光电振荡器输出频率的可调谐性进行分析与研究。本文首先介绍了可调谐光电振荡器的研究意义及国内外发展状况,并对光电振荡器的阈值条件、振荡频率及幅度和频谱特性等基本理论进行了详细的数学分析。然后结合两种微波光子移相技术,设计了三种可调谐结构:1在光电振荡器的基本结构上利用矢量和移相技术实现了频率的小范围可调谐;2利用啁啾光栅和双环路结构代替电滤波器实现单模振荡,结合矢量和移相技术在仿真中实现8-12GHz的大范围频率调谐;3利用双驱动M-Z调制器、可调谐放大器及90°混合耦合器构成一种相移大小与工作频率无关的微波光子移相器,通过调整环路的相移大小实现振荡信号的频率调谐,范围为1.48 MHz。本文还对可调谐光电振荡器进行了实验研究。实验中利用中心频率与工作电压成近似线性关系的电调滤波器实现光电振荡器的频率调谐,当工作电压从1 V调到2.4 V时,获得了频率从97.4 MHz到114.9 MHz的振荡信号。接着结合相位调制和光可调滤波器构成一种中心频率可调谐的微波光子滤波器,通过调整环路增益产生了9.38 GHz的单模振荡,边模抑制比接近50 dB。当改变光可调滤波器的带宽从而改变微波光子滤波器的中心频率时,振荡信号的频率也随之变为9.04GHz。最后对基于矢量和移相的小范围可调谐光电振荡器进行了实验验证。利用可调谐光衰减器调节两路光信号的幅度比,在开环特性测试中耦合器的两个输出端口分别获得了37.5°和29.4°的相移;在闭环特性测试中,一个端口实现了74.1 MHz到80.4 MHz连续频率调谐,另一个端口实现了78.7 MHz到74.5 MHz的连续频率调谐,进一步调谐时振荡频率跳变为85.6 MHz。