微波信号光纤传输技术

随着高容量信息技术需求的快速发展，微波通信面临的问题越来越突出，主要在于微波传输介质对于高频微波进行长距离传输时具有很大的损耗，从而导致使用频率的高频扩展受限。而光纤通信具有体积小、重量轻、频宽带的特点，随着微波与光学技术的发展，出现了一种将两者优势结合起来的传输技术：微波信号光纤传输技术。

微波光纤传输系统主要由电／光转换器件、光／电转换器件、微波驱动器件以及光缆组成；微波激光器及电光调制器完成微波信号的电光转换功能，光电探测器完成调制光信号的光电转换功能，微波驱动器件的作用是将微波信号驱动到合适的电平输出或调制，光缆是光调制信号的传输介质。

按照调制模式的不同，可以分为直接调制模式和外凋制模式：直接调制方式是通过微波激光器以强度调制方式实现的，具有技术实现相对简单的优点，缺点是激光器会m现"chirp"啁啾效应，这使得传输距离受限：外调制方式是通过电光调制器实现的，优点是解决了"chirp"啁啾效应，可以实现较长距离的传输，缺点是技术复杂，成本昂贵，同时产生了"SBS"闽值问题。

1、微波光纤传输系统的关键技术

微波光纤传输系统的实现，主要应用以下三种关键技术：预失真补偿技术、激光器降噪技术以及"SBS"阈值控制技术。

(1)预失真补偿技术

因为微波信号光纤传输技术是模拟调制方式实现的，它是模拟通信技术，所以对电／光调制器的线性、动态范围等参数有严格的要求，否则将引起微波信号的严重失真^[2]。但实际电光转换器的调制特性呈非线性：LiNbO调制器是COS函数关系，微波激光器是中间线性、两端是关系，所以通过预失真补偿技术，使微波光纤传输系统获得高OIP3、OIP2、SFDR等指标。目前主要采用多项式预失真补偿技术，实现原理是在相应的频段产生二阶及偶数阶，三阶及奇数阶失真的电信号，并且与激光器本身的非线性失真大小相等、相位相反，从而相互抵消，实现微波信号的高线性传输^[3]。

工作原理框图如图1所示：射频信号经分离器1后大部分能量进入主通道，一小部分能量进入副通道，并经分离器2均分进入副通道1，副通道2，副通道l的非线性发生器用于产生二阶及偶数阶失真电信号，而副通道2的非线性发生器则产生三阶及奇数阶失真电信号，每一通道产生的非线性失真应与激光器的固有非线性失真具有幅度相同，相位相反的关系。衰减器是为了调节信号幅度，相位关系则靠调节主通道的时延和两个副通道的时延来实现匹配设计良好的预失真补偿电路能使电光调制器的线性度提高1020dB。

图1 多项式预失真补偿技术实现框图

(2)激光器降噪技术

因为电光转换器本身的噪声系数很大：1～18GHz频段内达到40～55dB，必须降低光纤链路的噪声以满足系统的要求，但链路噪声一般控制在10～25dB系统降噪的主要措施是，通过APC(自动温度控制)、ATCf自动功率控制)技术，抑制激光器芯片的温度漂移，降低芯片的RIN噪声：以及通过熔接光的接口、采用APC模式的光纤活动接口、在激光器的输出端加隔离器等方式，降低链路的光反射，减少后向光反射对激光器噪声性能的影响，以满足系统对噪声系数的影响。

(3)"SBS"阈值控制技术

首先"SBS"阈值产生的原因有以下几个因素：激光器输出的光谱窄，光功率强以及特定的长波长(1550nm)，采用这三种情况都是为了增加光信号的传输距离：光谱窄以减少色散的影响、光功率强增加传输距离、1550nm波长损耗小，但这三项措施都与光纤的非线性相矛盾，产生了"SBS"阈值问题所谓的"SBS"阈值，即当输出的1550nm波长的光调制信号功率超过该阈值时，系统的噪声、非线性严重恶化：从频谱上看，噪声功率谱密度、杂散信号的指标都会严重恶化。目前采取的解决措施是通过对电光调制器做适当的调相处理，使输出的光谱略微展宽，在色散与"SBS"闽值间优化处理，以达到增大光信号的传输距离的目的。

2、微波信号光纤传输技术的优势及应用领域

2.1、优势

由于微波信号光纤传输技术是微波与光纤通信优势结合的通信技术，它具有以下特点：低损耗特性：由于光纤通信0_2～0，35dB／km的低损耗的特性，微波信号可以远距离传输，实现天线和数据中心分隔开，以增强各种通信、侦测系统的抗毁特性、隐蔽特性：宽带特性：最宽达20GHz的带宽，能够保证目前各类通信和电子信号不失真地进行远程传输，既使对波形要求苛刻的脉内调制信号也不例外，适合各种型号的通信、雷达和电子对抗系统的应用要求：大动态特性：高达90dB以上的信号动态范围，能够同时兼顾系统的灵敏度和抗饱和特性要求，即不会因为光纤的远程传输而损失任何信息；安全、保密