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现代微波射频信号的感知、接收和处理要求接收系统具有高分辨率、抗电磁干扰和大带宽等性能,以应对高密集度和复杂度的电磁环境。传统基于电子学的射频信号感知和接收系统面临着带宽窄、高频高损、频响不平坦和电磁干扰严重等诸多电子瓶颈,越来越难以满足高频宽带信号接收的需求。凭借光域中射频大带宽、抗电磁干扰以及光子射频精细控制和处理等优势,微波光子技术克服了高频大宽带模拟信号处理的电子瓶颈,开辟了射频信号的产生、传输与处理的全新解决思路。光电振荡器(OEO,optoelectronicoscillator)采用低损、大延时的光电反馈结构,实现了高品质因数的闭环回路,用于产生高频谱纯度、低相噪的振荡信号,是一种具有潜力的本振源。因此,结合OEO进行光子射频信号的感知和接收关键技术的研究具有一定的科学意义和理论价值。本文首先总结了 OEO的理论模型和相噪特性,简单介绍了两种基于OEO的光子射频接收机的基本结构和原理。然后探究了耦合型光电振荡器(COEO)的特性,提出了一种基于锁模光纤激光器的射频信号选通放大方法,接着利用光电耦合滤波器优化了 COEO的超模噪声并提出了一种基于COEO的光子射频接收方案。最后提出了几种基于OEO的光子外差接收机以及镜频抑制接收机方案,并进行了原理分析和实验验证。本文的主要研究内容如下:1.利用光纤激光器主动谐波锁模机制,研究了 一种基于光子技术的微弱信号选通放大方法,就系统的射频增益、单通道Q值以及动态范围等方面进行了讨论和实验验证。2.为了优化COEO相噪,提出了 一种基于光电混合滤波器的COEO超模噪声抑制方案,降低了振荡信号边模杂散,提高了远端相噪性能,理论分析了超模抑制原理,并通过实验进行了验证。利用COEO相位相关、低相噪的光频梳,研究了一种光子射频接收方案,实现了基于三倍频光生本振的光子下变频,对系统的宽带信号接收性能进行了实验验证。3.在基于OEO的光子外差接收机研究中,提出了 一种基于单边带可调OEO的射频扫描接收机方案,克服了双边带信号远距离传输时色散引起的功率衰落效应。为了提高系统的紧凑性,利用双电极调制器构建了 一种光子射频接收机结构。该结构利用了 OEO低相噪本振的优势,同时部分抑制了光载波,减少了光子混频杂散,对该方案进行了实验验证。最后设计了一种基于二倍频OEO光生本振的射频信号中频接收方案,利用低频器件实现了倍频OEO本振下变频的功能,并进行了实验验证。4.在基于OEO的光子镜频抑制接收机研究中,提出了一种基于偏置点调节的镜频抑制射频接收机方案。通过对调制器偏置点进行适当设置,可以有效地对镜频干扰进行抑制,该结构同时保留了 OEO低相噪光生本振和结构紧凑的优势,理论分析了工作原理并进行了实验验证。为了拓展系统的工作带宽,研究了一种基于双波长的倍频OEO镜频抑制接收机方案,通过使用不同的波长于OEO环路和光子变频路径,保证了 OEO的最佳振荡状态,同时光子变频路径能高效地抑制光载波,减少混频杂散,实现倍频OEO本振的下变频,对方案进行了理论推导和仿真分析。