微波光子链路无杂散动态范围概述
微波光子的原理及其在机载中的应用
由于光载无线信号的产生、交换及控制都集中在中心站，基站仅 实现光电转换，从而将复杂昂贵的设备均集中在了中心站点，多个 远端基站可共享这些设备，减少了基站的功耗和成本。
下图为ROF系统的原理图
3.RoF 技术研究的近况和热点
目前有关RoF技术的研究与应用备受国内外研究机构的广泛关注， 国内的研究机构主要有：清华大学、北京大学、电子科技大学、北 京邮电大学、北京交通大学、上海交通大学、浙江大学、及华中科 技大学等一些科研院。国际上比较活跃的研究小组有 :美国NEC实验 室，英国University College London，口本大阪大学及韩国Yonsei大 学等。
前两种加载到方式在基站解调后都需要采用上变频技术使其信号频率 增大到射频频段，从而增加了基站的复杂度和成本。而光载毫米波信号传 输到机载，只需由光电探测器拍频就能还原出毫米波信号。不需要上变频 等技术，从而光载毫米波生成成为ROF技术研究的热点。
由于高质量毫米波是提高 ROF 系统性能的关键技术之一。近年来，许 多文献都研究出了各种各样的毫米波产生方式 :接强度调制、外部强度调制、 远程光外差、布里渊散射、波长卷积和连续光信号滤波等，但在实际研究 中较多的主要有三种:包括外部调制法，光学外差法以及直接调制法。
相位噪声大、系统 复杂、成本高
比直接强度调制结 构复杂
5. 微波光信号在光纤传播的色散因素
研究毫米波频段光载无线 (Radio over Fiber)通信系统，首要解 决的是射频功率周期性衰落，而引起射频功率衰落的原因在于受光 纤色散的影响。
传统的光双边带 (ODSB) 调制信号对应的两个光边带相对于中心 光载波获得了一个与色散有关的相移量，使得光电探测时，ODSB信 号的上下两个光边带分别与光载波拍频，获得两项同频但不同相的 射频信号的迭加，当这个相位差达到180o时，射频项互相抵消。
外调微波光子收发链路研究
文根据选用器件的原理图，建立小信号模型如图2 所示。
1. 1 增 益
LD
<
MZM
RF输 入
RF输出
PD
图 1 : 外强度调制一直接探测光链路原理框图
阻
id
抗
匹
配
网
络
Rload
光源
ATC APC
图 2 : 外调链路的小信号模型MBC I〈 MFra bibliotekM光衰减器
PD
KF输 入
测试仪器
RK输出
2021/O3/0G 143925 Comment : 40GHz RIN
电子技术 Electronic Technology
电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering
外调微波光子收发链路研究
孙雷许向前张恒晨李宇邢星
( 中 国 电 子 科 技 集 团 公 司 第 十 三 研 究 所 河 北 省 石 家 庄 市 050051 )
) 和 光 探 测 器 （PD ) 。
RF MZM PD 输 入 信 号 经
调 制 到 光 载 波 上 ，经 光 纤 传 输 后 输 入 到
进
行 解 调 输 出 ，其 原 理 框 图 如 图 丨 所 示 。
评 价微波光链路的性能参数主要有链路增益、噪声系数和动态
范 围 。 在 一 些 文 献 中 多 采 用 外 调 链 路 的 小 信 号 模 型 进 行 分 析 |31， 本
关 键 词 ：煤矿自动化监测系统；软硬件采集；综合自动化集成平台
现 如 今 ，探讨如何提升煤矿安全监测监控系统的自动化与智能 化 水 准 ，重 点 阐 述 了 煤 矿 安 全 监 控 系 统 的 现 状 与 关 键 构 成 ，具体分 类及其系统的基础拓扑结构，且通过比对接下来安全监控系统在当 前应用的数据采集方式，由上电通知、数据读取方式、本地断电情 况 、异地断电情况、 自诊断情况及其报警状态信息情况等多角度针 对主从数据采集方法和多主数据采集方法实施了对比，全方位汇总 出 多 种 数 据 采 集 方 式 均 呈 现 出 不 同 程 度 的 优 缺 点 ，进 一 步给 煤 矿 安 全监测监控系统合情合规的选取数据采集方式带来启迪。
外调制微波光子链路性能研究
外调制微波光子链路性能研究张强;唐杰;张彤【摘要】The operating principle of external modulation microwave photonics link was introduced.Small-signal link model was built.The influence of input optical power of the modulator and bias point of the modulator on the gain,noise figure and linear dynamic range is simulated and compared with the experiments.The results show that increasing input optical power of the modulator and controlling the modulator working at quadrature points can improve the gainand linear dynamic range,at the same time,reduce the noise figure of the link.The research gives good foundation for the optimization of the performance of external modulation microwave photonics link.%针对外调制方式工作的微波光子链路,建立了链路的小信号分析模型,理论仿真了调制器输入光功率及调制器直流偏置点对链路增益、噪声系数和线性动态范围的影响.理论仿真与实验结果表明,适当增大调制器输入光功率以及使调制器工作在最佳线性偏置点,可提高链路增益和线性动态范围,同时降低链路噪声系数.该研究为优化外调制微波光子链路性能提供了有益参考.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2017(040)002【总页数】5页(P280-284)【关键词】光通信;外调制微波光子链路;增益;噪声系数;线性动态范围【作者】张强;唐杰;张彤【作者单位】东南大学仪器科学与工程学院,南京 210096;东南大学苏州研究院苏州市金属纳米光电技术重点实验室,江苏苏州 215123;东南大学仪器科学与工程学院,南京 210096;东南大学苏州研究院苏州市金属纳米光电技术重点实验室,江苏苏州 215123;东南大学仪器科学与工程学院,南京 210096;东南大学苏州研究院苏州市金属纳米光电技术重点实验室,江苏苏州 215123;东南大学电子科学与工程学院,南京 210096【正文语种】中文【中图分类】TN929.11近几十年来,微波技术已被广泛应用于各种通信业务,包括微波多路通信、微波中继通信、移动通信和卫星通信[1]。
微波光子链路
微波光子链路微波光子链路是一种利用微波和光子技术实现高速数据传输的新型通信技术。
它将微波信号转换为光信号，通过光纤进行传输，然后再将光信号转换回微波信号，实现远距离、高速、低损耗的数据传输。
本文将详细介绍微波光子链路的工作原理、应用领域以及存在的问题和挑战。
一、微波光子链路的工作原理微波光子链路的工作原理可以分为三个关键步骤：微波信号到光信号的转换、光信号的传输以及光信号到微波信号的转换。
微波信号到光信号的转换是通过光调制器实现的。
光调制器会将微波信号的信息载入到光信号中，形成调制后的光信号。
这个过程中，微波信号的频率将转换为光信号的频率。
接下来，调制后的光信号通过光纤进行传输。
由于光信号在光纤中传输时的衰减较小，因此可以实现长距离的传输。
此外，光信号的传输速度也非常快，可以达到光的速度。
光信号到微波信号的转换是通过光电探测器实现的。
光电探测器会将光信号转换为微波信号，恢复出原始的微波信号。
微波光子链路在通信领域有着广泛的应用。
首先，由于光信号的传输速度快且衰减小，微波光子链路可以实现高速、远距离的数据传输。
因此，它可以应用于长距离的光纤通信网络中，提供高速稳定的通信服务。
微波光子链路还可以应用于雷达系统中。
雷达系统需要对远距离的目标进行探测和跟踪，而微波光子链路可以实现高速、低损耗的数据传输，提供更好的雷达性能。
微波光子链路还可以应用于无线通信系统中。
传统的无线通信系统存在信号传输距离有限和信号受干扰的问题，而微波光子链路可以实现远距离的数据传输和抗干扰能力强的通信。
三、存在的问题和挑战虽然微波光子链路具有许多优势，但在实际应用中还存在一些问题和挑战。
微波光子链路需要使用光纤进行信号传输，而光纤的布线成本较高。
这对于一些需要大规模部署的应用来说可能是一个挑战。
微波光子链路的调制和解调过程中存在一定的信号失真和噪声引入。
这会影响到信号的传输质量和可靠性，需要采取一些信号处理技术来进行补偿和优化。
智能微波光子射频前端与链路
智能微波光⼦射频前端与链路邹喜华，李沛轩，刘丰玮（西南交通⼤学，四川成都611756）摘要：射频（RF）前端与链路是雷达、通信、电⼦战等系统中的核⼼功能模块。
新⼀代智能⽆线系统的⼤带宽、多频段、可重构信号处理与摘要：传输需求对RF 前端与链路的研发提出⼀系列挑战。
基于微波光⼦技术的RF 前端与链路具有⼤带宽、低损耗和抗电磁⼲扰等优势，能够很好地满⾜新⼀代智能⽆线系统的需求。
重点围绕可重构、多信道/ 阵列化收发RF 前端和⼤动态范围、⾼相位稳定性、多业务融合的微波光⼦RF 链路，介绍与分析智能微波光⼦射频前端与链路的发展现状与研究动态。
随着新⼀代信息技术的不断发展演进，各种不同频段、制式的通信标准和⽆线业务不断涌现，导致⽆线系统的多样性与异构性越来越明显，主要表现为：多种不同通信制式、标准共存，例如, 已经开始商⽤的5G、⽬前主流的4G 以及拥有⼀定⽤户存量的3G 和2G；各种不同功能的⽆线业务共存，例如，⽆线局域⽹、蓝⽛、北⽃和全球定位系统（GPS）导航等；不同频段射频信号共存，覆盖⼏⼗兆赫兹的微波到⼏⼗吉赫兹的毫⽶波甚⾄太赫兹波。
在此背景下，⽆线系统不断朝着智能化⽅向发展，⼀⽅⾯能够进⾏宽带多频段、多功能、多标准信号的⽆缝兼容与融合；另⼀⽅⾯具有灵活可重构特性，可根据系统功能、服务对象、应⽤场景进⾏不同频段、标准⽆线信号的切换与优化组合，以达到资源利⽤最⼤化。
射频前端与链路是⽆线系统的基础组成部分，承担着⽆线信号的收发处理与传输等关键任务；因此，发展具有⼤带宽、多频段以及可重构特性的智能射频前端与链路对⽆线系统的进⼀步演进⾄关重要。
现有基于传统电⼦技术的射频前端与链路存在着⾼频损耗⼤、带宽窄、处理速度低等诸多瓶颈问题，难以满⾜⽆线系统的智能化发展需求。
近些年来，微波光⼦学的快速兴起、成熟为上述问题的解决提供了新的⽅法和思路。
微波光⼦系统将传统电⼦学难以处理的⾼频、宽带微波信号调制到光域上，借助于光⼦学器件或者技术的低损耗、⼤带宽以及抗电磁⼲扰等本征优势进⾏宽带、⾼频微波信号的产⽣、传输、处理、检测和控制等[1]。
微波光子学及其链路研究进展与应用综述
微波光子学及其链路研究进展与应用综述摘要：微波光子学以光子技术为工具，生成、处理、传输微波/毫米波信号，注重微波与光子在概念、器件和系统方面的结合。
微波光子学典型研究包括了微波信号的光产生、处理和转换，微波信号在光链路中的分配和传输等。
微波光子链路技术与传统电子技术相比则具有非常明显的优势：重量轻，易于铺设，抗电磁干扰，低损耗，高带宽等。
本文通过对微波光子链路领域相关文献的阅读与学习，对该领域的研究进展和技术应用进行简要综述。
关键词：微波光子学；微波光子链路；系统应用引言微波光子学(Microwave Photonics, MWP)作为微波与光子技术结合的一种新兴学科，发展迅速。
在过去30年中，微波光子学在理论、器件、关键技术和系统应用层面都取得了进步与发展，某些应用甚至已经实现了实用化。
在船舰、机载、卫星、雷达系统、无线通信等或民用或军用领域的复杂多元化电磁环境中，微波光子信息处理技术的地位日益凸显，有着广阔的应用前景。
微波光子链路（Microwave Photonic Link, MPL）也得益于微波光子学快速的发展与进步而受到广泛地关注与研究。
光生毫米波技术、光纤无线电（ROF）技术、光控相控阵技术等作为微波光子学技术的分支，近年来已成为国内外研究热点。
微波光子链路作为这些技术的重要组成部分，优势明显，在电子战、雷达、遥感探测、无线通信等领域得到广泛应用。
一、微波光子学及微波光子链路的研究进展与研究现状1.1微波光子学及其链路背景光波分复用技术及掺铒光纤放大器（EDFA）出现后，光通信得到迅速发展。
无线通信容量需求也不断发展增加，应用于光纤系统中光发射和接收中的微波技术也在迅速发展。
传统的微波传输介质在长距离传输时具有很大损耗，但光纤系统具有低损耗、高带宽特性，对于微波传输和处理相当具有吸引力。
光纤技术与微波技术相互融合成为一个重要的方向。
理论上说，微波技术和光纤技术的理论基础都是电磁波动理论。
微波光子的原理及其在机载中的应用分解
5.1 OCSR对接收机灵敏度的影响
同时OSSB调制信号的光载波边带比(OCSR)是影响RoF模拟光 链路接收灵敏度的重要指标，最佳的OCSR在0dB附近。从而各研究 机构都在争相研究产生0dB的OCSR的调制信号的方法。
cos OCSR sin
2
6.ROF系统性能优化
在ROF 系统中，线性度和动态范围表征其正常工作所允许的输 入强度范围，由于射频信号是通过模拟光强度调制到光载波上，所 以线性度直接影响模拟光链路的屋无杂散动态范围SFDR。 随着无线信号调制格式的复杂化和信号带宽的增加，对系统线 性度的要求越来越高。对于ROF应用而言，其无杂散动态范围至少 需要大约95 dB.HZ2/3甚至更高。随着频率的升高，需要采用合适的 高线性化ROF系统。 对于信号而言，非线性所带来的直接影响在频谱上表现为由原 来的频率分量产生出新的频率分量。2阶交调失真(IMD2)和3阶交调 失真(IMD3)对非线的贡献最大。在微波、毫米波系统中，通常信号 的带宽远小于载波频率，此时IMD2通常在倍频程以外，可直接使用 带通滤波器滤除，从而IMD3的大小成为影响信号质量的决定性因素。
Байду номын сангаас
比较直接的方式是对 ROF 系统中的非线性失真进行抑制。通过 抑制电光调制器的IMD3以提高光载无线系统的动态范围。其中主要 有两种方式:光电法和全光法。 其中光电法包括预矫正、反馈和前馈技术来抑制非线性。下图为 前馈法的简单示意图，图中有两个环路分别为信号消除环路和失真消 除环路，前一环路用于提取IMD3，后一环路用于消除IMD3。 Dalma Novak等人在2008年用前馈系统自适应控制得到无杂散动 态范围116dB/Hz2/3。
2.微波光子的原理
微波光子学的关键技术是光载无线通信（RoF）技术。在RoF系 统中，中心站((Central station:CS)产生的光载射频信号，通过光纤 传输至基站(Base station: BS)，基站取下射频信号实现光电转换， 并送往无线局域网以便移动终端用户接收，从而实现了利用光载波 来传输射频信号的目的。 由于光载无线信号的产生、交换及控制都集中在中心站，基站仅 实现光电转换，从而将复杂昂贵的设备均集中在了中心站点，多个 远端基站可共享这些设备，减少了基站的功耗和成本。
多载波微波光子链路动态范围提升机制研究
多载波微波光子链路动态范围提升机制探究关键词：多载波微波光子链路，动态范围，沉积和智能控制，自适应增益，数字预均衡，非线性失真补偿一、引言多载波微波光子链路是一种集成了微波和光子技术的高速通信网络，可以实现比传统通信技术更高的速率和更大的容量。
然而，在链路传输中，信号会受到各种不良环境因素的影响，而这些影响将限制链路的动态范围，从而导致信号失真和传输速率下降。
因此，提高链路的动态范围是多载波微波光子链路探究领域中一个重要的问题。
二、多载波微波光子链路动态范围限制因素在多载波微波光子链路中，传输信号主要受到以下几方面因素的影响。
2.1 光学非线性效应在链路传输过程中，应用于光信号的能量会散布到其他频率或光纤中。
同时，光学非线性效应也会在链路中引起功率变化和相位失真。
2.2 微波振荡器的相位噪声微波振荡器的相位噪声也会对链路的动态范围产生影响。
相位噪声是因为微波振荡器的精度和干扰导致的。
2.3 光子器件的非线性失真光子器件的非线性失真会导致光信号的畸变和形变，会导致链路的动态范围受到限制。
2.4 热噪声在链路传输过程中，由于光纤的本质材料特性和外界环境因素的影响，也会产生热噪声，这些噪声将限制链路的动态范围。
三、多载波微波光子链路动态范围提升机制为了克服以上因素给多载波微波光子链路带来的影响，本文提出了一种新的机制来提高动态范围。
该机制包括以下几个方面。
3.1 沉积和智能控制本文中提出的机制利用沉积和智能控制技术来缩减链路中的非线性失真。
我们将一个预先定义的固定信噪比用于智能控制，以克服传输信号的干扰。
沉积技术则用于去除干扰，从而缩减其中的非线性失真。
3.2 自适应增益该机制还使用了自适应增益技术，可允许光信号在传输过程中改变其功率以达到更好的传输效果。
对于链路传输过程中遇到的不良状况，增益可以自适应调整以达到缩减干扰和衰减的目标。
3.3 数字预均衡另一个方法是使用数字预均衡来补偿链路中的非线性失真。
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微波光子链路无杂散动态范围概述
作者：孙文龙田伟
来源：《数字技术与应用》2013年第12期
摘要：本文介绍了微波光子学应用前景和微波光子链路研究现状，研究限制微波光子链路动态范围的首要因素三阶交调失真，以及提高链路动态范围的现有技术，并且提出了未来微波光链路设计中需要解决的问题。
关键词：微波光子链路无杂散动态范围三阶交调失真
中图分类号：TN929.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）12-0235-02
1 引言
微波光子学是融合了模拟光纤技术和微波技术的新兴学科，其是利用光子技术来完成微波系统中的射频信号处理和传输。
微波光子链路是微波光子学的核心之一，其可以实现微波与光波之间的相互转化、传输、处理等功能，因其具有低损耗、低功耗、质量轻、大带宽、抗电磁干扰等优点，在民用以及军事领域都有着广泛的运用。
相对于同轴电缆的高损耗，微波光链路损耗低并且与传输信号频率无关，微波光链路的优势则随着传输信号频率的提高以及传输距离的提升而愈发明显。
随着微波光链路性能的不断提高，特别是相位噪声性能、多倍频程动态范围、信号处理能力的提升，将使微波光链路未来在高性能雷达、射电天文学以及下一代无线通信得到广泛应用。
因此，大动态范围、低噪声的微波光子链路的设计与实现一直都是微波光子学的研究热点。
[1]
相对于欧美国家而言，国内由于理论、器材等的限制，迫切需要加强微波光子链路的研究。
2 微波光子链路的无杂散动态范围的分析
微波光子链路一般包括激光器、调制器、光纤、光电探测器等部分，其按调制方式可为直接调制链路和外部调制链路。
直接调制微波光链路一般使用半导体激光器作为光源，在链路中直接把微波信号作为激光器的驱动电流，优点是成本低、且利于未来的集成技术，但是直接调制带宽窄，因为调制信号频率达到GHz后，调制后的信号会产生啁啾，在经过传输过程中，会转化成噪声和非线性失真，这将对提高链路的动态范围产生非常不利的影响。
因此，对于需要大动态范围的微波光子链路设计中，一般采用外部调制的方案。
外调制微波光子链路（如图一）则是通过外部调制设备把微波信号加载在光波上，具有调制带宽大，性能高等优点。
对于外调制方式的模拟微波光子链路，光源必须具有较低的相对强度噪声以及高输出功率。
3 微波光子链路研究动态
随着技术的发展，对微波光子链路的动态范围提出了更高的要求。
因此，对于链路的线性化改进在国际上也有大量的研究成果，例如低偏置技术、载波抑制技术以及基于DSP技术的后处理技术。
对于传统的强度调制链路，大量的功率消耗在光载波中，将会导致PD探测器饱和，以至于光纤的非线性效应增强，链路的动态范围等性能将被限制，而光载波抑制技术则能较好的降低光纤的非线性效应，从而提高微波光子链路的增益和动态范围。
DSP后处理技术则是在链路的最后将模拟信号转变为数字信号，利用DSP技术来实现信号的解调。
[2]对于新型链路结构的设计上比较常见的有双MZM并联或串联的光域预失真技术，这样的链路结构则需要保证输入两个MZM调制器的微波信号在相位精度上保持高度的一致，现实操作中较难实现。
[3]
4 结语
微波光子链路的噪声系数、链路增益、以及动态范围都是衡量链路特性的重要指标，并且各参数之间也互相影响。
增大探测光电流能提高链路的动态范围和增益，但是同时也提高了链路的噪声系数；减小调制器的半波电压，能减小噪声系数而且提高链路的增益，但会降低链路动态范围。
因此对于大动态微波光子链路的设计，必须考虑参数之间的相互制约。
为提高微波光子链路的动态范围，科研工作者都在致力于解决以下问题：（1）研制低噪声、大功率的激光器，低噪声放大器，以及能承受大电流、大宽带的光电探测器；（2）研制调制效率高的新型调制器，研究不同的调制方式和链路结构对链路非线性的改善；（3）引入DSP后处理技术来对模拟信号进行数字化处理。
参考文献
[1]金丽丽.高性能微波光子链路研究[D].电子科技大学，2010.
[2]Dai J，Xu K，Duan R，et al.Optical linearization for intensity-modulated analog links employing equivalent incoherent combination technique[C]//Microwave Photonics，2011 International Topical Meeting on & Microwave Photonics Conference， 2011 Asia-Pacific，
MWP/APMP.IEEE，2011：230-233.
[3]Lv Q，Xu K，Dai Y，et al.Nonlinear intermodulation distortion suppression in digital photonic link using polarization modulator[C]//Microwave Photonics，2011 International Topical Meeting on & Microwave Photonics Conference，2011 Asia-Pacific，MWP/APMP. IEEE， 2011：262-265.
[4]吴钟乐.大动态微波光子链路与全光下变频技术研究[D].北京邮电大学，2012.。