基于微波光子技术的宽带微波源相位噪声测量分析

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1、万方数据南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要微波源是现代雷达、通信、电子战、精密计量等系统的关键部件，其相位噪声对系统性能具有重要影响。随着宽带、超低相位噪声微波源技术的快速发展，基于单纯电子技术的微波信号相位噪声测量系统在工作带宽与灵敏度等方面受到极大挑战。利用光延时的相位噪声测量方法能获得较高的测试灵敏度，但工作带宽仍受限于系统中微波移相器和微波混频器等电子器件，无法满足宽带频率可调谐微波信号的测量需求。本论文在对光延时线相位噪声测量方法进行深入研究的基础上，提出并实现了基于微波光子移相与微波光子混频

2、技术的相位噪声测量系统，成功实现了工作带宽达数十GHz的高精度微波相位噪声测量，测量基底低至-140dBc/Hz@10kHz。本文的主要创新工作如下：1.提出一种新型的基于光延时技术的宽带微波相位噪声测量方案。该方案采用一种多功能微波光子处理器，可以实现电光、光电转换，光延时以及控制微波信号移相的功能。这种方案具有紧凑的结构，并且能避免使用电移相器，实现更大的工作带宽。实验结果证明了此方案的可行性与优势，实现了5-40GHz信号源相位噪声的精确测量，测量基底达到-135dBc/Hz@10kHz。2.提出一种基于微波

3、光子混频技术的宽带微波相位噪声测量方案。该方案利用光子技术实现微波信号下变频，因此工作带宽与性能不受电混频器的限制。此外，由于该方案无需使用微波放大器等有源器件，可以获得更低的相位噪声测量基底。该方案的工作性能经过了实验验证，实现了5-40GHz信号源相位噪声的精确测量，测量噪声基底达-137dBc/Hz@10kHz。3.综合微波光子移相与混频技术，提出一种基于光子技术的宽带微波源相位噪声测量系统。此系统中微波信号处理（移相、延时、混频）都是在光域实现的，因此避免了微波器件对测量系统工作带宽和灵敏度的限制，能够实现

4、对宽带频率范围内微波信号源的精确测量。依据此方案原理构建的相位噪声测量系统实现了5-40GHz信号源相位噪声的精确测量，测量基底接近−140dBc/Hz@10kHz。4.研制了相位噪声测量仪器，单通道测量获得的噪声基底为−140dBc/Hz@10kHz。在此基础上利用双通道互相关技术使相位噪声测量基底进一步降低至−160dBc/Hz@10kHz以下。关键词：微波源，相位噪声，微波光子，微波光子移相，微波光子下变频i万方数据基于微波光子技术的宽带微波源相位噪声测量研究ABSTRACTMicrowavesourceis

5、thekeydeviceinmodernradar,communication,electronicwarfare,andprecisionmetrologysystems.Inthesesystems,alowphasenoisemicrowavesignalsourceisalwayspreferredtoachievebetterperformance.Withtherapiddevelopmentofwidebandandlow-phase-noiseoscillators,phasenoisemeasur

6、ementsystembasedonconventionalelectronictechnologyisbecomingmoreandmorelimitedinmanyaspects,forexample,workingbandwidthandsensitivity.Phasenoisemeasurementusingphotonicdelay-linemethodcanobtainhighsensitivity,buttheoperationbandwidthisstilllimitedbyelectronicd

7、evicesinthesystem,e.g.,electricalphaseshifterandmixer.Thus,itisunabletomeetthemeasurementrequirementofmicrowavesignalwithalargefrequencytuningrange.Inthispaper,onthebasisoftheoreticalanalysis,wehaveproposedandrealizedphasenoisemeasurementsystemusingmicrowaveph

8、otonicphaseshiftingandmicrowavephotonicfrequencymixingtechnologies.Thenoisefloorofthesystemisaslowas-140dBc/Hz@10kHz,andanoperatingbandwidthaslargeas35GHz(i.e.,5-40GHz)isalsoachiev