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TechnicalFeature  技术特写




                                                             –60
                                                             –70
                                                            Phase Noise (dBc/Hz)  –100           9 GHz
               SILDPIL OEO Synthesizer 19” Rack Mount Box    –80
                                                             –90

                                                            –110
                                                                                                 10 GHz
                                                                                                 11 GHz
                                                            –120
                                                            –130
                                                            –140
                                                            –150
                                                            –160
                                                                   10 3    10 4    10 5    10 6    10 7
                                                                             Offset Frequency (GHz)
                                                           (a)
                                                             –60
                                                             –70
                                                            Phase Noise (dBc/Hz)  –100           18 GHz
                                                             –80
                                                             –90
                                                            –110
      图8：相位噪声测试系统。                                          –120                                 20 GHz
                                                                                                 22 GHz
                                                            –140
      以及分辨率中，最终可利用SILDPLL OEO实现X波段和K波段                      –130
      19英寸机架式频率合成器。高分辨率调谐得益于作为窄带滤波                          –150
      的色散器件—光学横向滤波器的良好的调谐功能，该光学横                            –160   10 3    10 4    10 5    10 6    10 7
      向滤波器利用啁啾光纤布拉格光栅（CFBG）实现。二次谐波                                           Offset Frequency (GHz)
                                                           (b)
      的产生通过使双驱动MZM的偏置达到Vπ，以生成半整流光学
      脉冲。这种合成器的性能通过测量在4kHz最大频率偏移情况
      下，其近载波相位噪声和约60分钟的长期频率稳定性来衡量。                       图9：X波段（a）和K波段（b）OEO在SIL=3km和DSPLL=3和
                                                         8km情况下测量得到的相位噪声。
      SILDPLL OEO合成器设计
         由图6框图和图7硬件展示的频率合成器同时利用SIL和双                     段在不同光纤长度下的相位噪声。
      边带PLL技术。具有多信号路径，提供了更强的信号稳定性和                           根据尺寸和功率消耗来看，YIG滤波器在这些光电激励
      所需调制的应用场景。信号由合成器在客户设计的双平衡混频                        的频率合成器中是主要元件。频率合成器中主要的电流消耗
      器和集成LPFA的帮助下，由合成器进行合成。合成器的设计                       即来自YIG滤波器，在+10V DC 条件下需要150mA电流，消耗
      还需要结合运算放大器电路，该电路作为相位探测器和PLL的                       大约1.5W功率。具有两个通道的放大器，在+10V DC 条件下需
      低通部分。高分辨率和波长敏感的可调性得益于光纤激光的波                        要80到160mA电流，最多消耗大约1.6W功率。混频器和LPFA
      长可控，这里光纤激光作为极窄带光学横向滤波器的光源。光                        利用频率转化和滤波从高频光学信号中提取RF或微波信号，
      学滤波器利用CFBG作为色散器件实现窄带滤波。级联中使用                       在-5V DC 条件下，需要大约110mA（60+5+45mA）。与此形成
      的电流控制的YIG滤波器和CFBG在X波段和K波段的宽频率范                     鲜明对比的是，光学探测器只需要很少的电流和功率，它的三
      围内提供了频率粗调功能。例如在X波段，YIG滤波器的调节                       个单元在+5V DC 条件下，每个仅需大约10mA（总共30mA）电
      响应为25MHz/mA。由于向YIG滤波器提供的电流的分辨率为                    流，消耗大约0.15W功率。宽带双通道放大器每个通道在+10V
      1mA，因此YIG滤波器有效的频率调节分辨率为25MHz。这一                    条件下大致需要80mA电流，或总共160mA电流，消耗1.6W功
      光和电技术合成的结果是相对宽带的频率调节范围，并在近载                        率。
      波和远距离载波均具有出色的相位噪声。更高的频率调节分辨
      率和窄带滤波可由色散的CFBG横向滤波器实现，这和基于光                       单块集成电路OEO
      纤的滤波器正好相反。                                             最近，Tang等人提出一种集成的OEO（如图10），光和电
         图8给出了为合成器搭建的相位噪声测量系统。是德科技                       部分均被集成在5*6平方厘米的印制电路板上。在7.30GHz载
      的E3631A经校正可提供恒定电流模式以调节YIG滤波器，罗                     波频率1MHz偏移情况下，测量得到的相位噪声为-91dBc/Hz，
      德与施瓦茨FSWP被用于相位噪声测量。在X波段，载波频率                       注入电流为44mA。前面提到过的集成方法并不适用，因为其
      为8到12GHz时，1kHz和10kHz偏移的单边带（SSL）相位噪声                调节受限，并且相位噪声表现不佳，这是由于直接调制激光的
      分别为-110dBc/Hz和-137dBc/Hz。在时域中，这将转化成在边              高RIN引起的。
      模标记的35和200kHz处测得的4.395fs的响应。在K波段，载波                    在本工作中，利用单块集成制造技术实现的集成拓扑结构
      频率为16到24GHz时， 1kHz和10kHz偏移的单边带（SSL）相               和硅光子兼容，用于减少尺寸和成本，同时还可提高对温度的
      位噪声分别为-103dBc/Hz和-128dBc/Hz。这一响应在时域中表              敏感度。一个片级多模激光器可以在RF产生拍音但是存在不
      现为在边模标记的35和200kHz处测得的6.961fs的响应。为了                 良的相位噪声表现。图11中的概念展示了一个可替换的激光结
      说明问题，所有系统均安装在19英寸的架子上，这一尺寸并不                       构，由四个部分组成，分布的布拉格反射器（DBR）、增益、
      固定，对于特定的应用场景还可再减小。图9给出X波段和K波                       相位调节以及电吸收调制器。DBR被用作一个滤波器，进行激

      44 www.mwjournalchina.com                                     Microwave Journal China  微波杂志  Nov/Dec 2018
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