１ 引 言
 
微波振蕩器是現(xiàn)代電子儀器設(shè)備的關(guān)鍵部分，用來提供參考信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，廣泛用于各種電子系統(tǒng)中，如通信、雷達(dá)、導(dǎo)航和儀器測(cè)量等*域。振
 
蕩器產(chǎn)生信號(hào)的質(zhì)量直接影響系統(tǒng)的性能。與傳統(tǒng)的微波振蕩器不同，光電振蕩器（ＯＥＯ）利用光電混合的方法，采用光纖延遲線作儲(chǔ)能元件，可以實(shí)現(xiàn)超低相位噪聲的微波信號(hào)，而且產(chǎn)生的微波信號(hào)具有相位噪聲與頻率無關(guān)的特點(diǎn)^{［１－３］}。光電振蕩器能夠?qū)崿F(xiàn)低相位噪聲的微波信號(hào)輸出，是因?yàn)槔瞄L(zhǎng)光纖的低損耗特性顯著提高了環(huán)路的品質(zhì)因子^{［４－６］}。
 
一般情況下，為了實(shí)現(xiàn)低相位噪聲，光電振蕩器需要采用千米量級(jí)以上的長(zhǎng)光纖^{［５－６］}。為了克服長(zhǎng)光纖帶來的邊模振蕩，需要在信號(hào)頻率附近采用帶寬為幾十千赫茲的濾波器實(shí)現(xiàn)信號(hào)濾波，而在微波頻段，如此窄帶的濾波器無法實(shí)現(xiàn)。為了解決這個(gè)問題，提出了采用多環(huán)結(jié)構(gòu)抑制邊模的方法，但是，為了提高邊模抑制比，往往需要增加一個(gè)短光纖環(huán)，這個(gè)短光纖環(huán)的長(zhǎng)度為幾米**幾百米，而且功率分配比很高^{［７－８］}。由于光電振蕩器的相位噪聲與光纖長(zhǎng)度相 關(guān)，增加了短光纖，等效于減小了延時(shí)時(shí)間，從而降 低了相位噪聲性能。             除了相位噪聲和邊模抑制比等性能外，在實(shí)際 的應(yīng)用中，光電振蕩器需要能夠?qū)崿F(xiàn)不同的頻率輸 出能力。在光電振蕩器中，引入可調(diào)的信號(hào)延時(shí)或 相位能夠?qū)崿F(xiàn)一定范圍的調(diào)諧能力         ^［７－８^］       。在激光器 的波長(zhǎng)改變         的情況下，通過色散延時(shí)的方法   ４０ｎｍ                     實(shí)現(xiàn)了**大頻率     的調(diào)諧 ［_７］       １．９ＭＨｚ     。采用調(diào)節(jié)釔 鐵石榴石（  ）微波濾波器的方法能夠?qū)崿F(xiàn)更大范 ＹＩＧ                 圍的頻率調(diào)諧             濾波器的性能限   ［_９］               。但是，由于 ＹＩＧ                           制，這種光電振蕩器存在頻率調(diào)諧速度慢（   左                   １０ｍｓ   右）、頻率重復(fù)性差（ ）的缺點(diǎn)，無法滿足實(shí)際 的應(yīng)用需要。       !５ＭＨｚ                                 本文研究了一種頻率可調(diào)的光電振蕩器，該振   蕩器工作于     波段（   ），不僅具有多頻點(diǎn)   Ｘ               ８～１２ＧＨｚ       切換能力，而且同時(shí)具有低相位噪聲和高邊模抑制 比。在該方法中，光電振蕩器采用３個(gè)長(zhǎng)光纖環(huán)實(shí) 現(xiàn)了低相位噪聲和低邊模水平，通過高速微波開關(guān) 快速切換濾波器組實(shí)現(xiàn)了不同頻率輸出。                 ２ 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)及理論分析                   頻率可調(diào)的三環(huán)光電振蕩器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖   所     １             示。電光轉(zhuǎn)換單元將輸入的微波信號(hào)轉(zhuǎn)換為光波信             號(hào)。調(diào)制的光波通過３個(gè)光纖延遲線和光電探測(cè)器 （ ）后轉(zhuǎn)化為微波信號(hào)。微波信號(hào)經(jīng)過合路器、放     ＰＤ                 大器、開關(guān)、濾波器、合路器，**后通過耦合器后一部   分輸出，另一部分反饋回電光轉(zhuǎn)換單元以調(diào)制光波。   光電振蕩器的輸出信號(hào)頻率由微波濾波器決定，通   過微波開關(guān)實(shí)現(xiàn)了４個(gè)頻點(diǎn)的切換。在本實(shí)驗(yàn)研究   的光電振蕩器中，采用了３個(gè)長(zhǎng)光纖環(huán)構(gòu)成組合光   纖延遲線。      
在（６）式中， 為每個(gè)光纖環(huán)對(duì)應(yīng)的相位，表示為
ｉ
 

ｉ ＝２πｆτｉ．	（）
	７

在本文構(gòu)建的光電振蕩器中，３個(gè)光纖環(huán)的長(zhǎng)度分別為４０００、４１６７、４２１０ｍ，根據(jù)（６）式，可以計(jì)算在不同功率分配比時(shí)，輸出功率譜的分布特性，如圖
 
２所示。可以看出，采用３個(gè)長(zhǎng)光纖環(huán)，邊模抑制比顯著提高，理論計(jì)算能夠達(dá)到６０ｄＢｃ左右；改變３個(gè)光纖環(huán)的功率分配比，振蕩頻率不變，振蕩邊模的位置和功率略有變化。針對(duì)不同頻率的信號(hào)，只要滿足（１）式和濾波器的中心頻率，就能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的頻率輸出，為實(shí)現(xiàn)頻率可變提供了一種途徑。


３ 實(shí)驗(yàn)研究
 
構(gòu)建了Ｘ波段頻率可調(diào)的三環(huán)光電振蕩器，光
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纖長(zhǎng)度分別為４０００、４１６７、４２１０ｍ。電光轉(zhuǎn)換采用直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器 （桂林激光通信研究所
 
ＧＣ１００６Ｓ），其頻率響應(yīng)大于１２ＧＨｚ，輸出功率為６ｍＷ。光電探測(cè)器（美GＥＭ４公司 ＥＭ１４９）的響應(yīng)率為０．９ｍＡ／ｍＷ，頻率響應(yīng)大于１５ＧＨｚ?？烧{(diào)光功率分配器（武漢光迅公司 ＭＶＯＰ１２）采用１×２結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)范圍為１０ｄＢ，精度優(yōu)于０．０１ｄＢ。微波放大器的頻率范圍為 ８～１２ＧＨｚ，噪聲系數(shù)為３．５ｄＢ，放大增益為４５ｄＢ。微波濾波器組的中心頻率分別為８、９、１０、１２ＧＨｚ，３ｄＢ帶寬為５ＭＨｚ。
 
微波 開 關(guān) 為 １×４ 結(jié) 構(gòu)，工 作 頻 率 范 圍 為 ８～１２ＧＨｚ，開關(guān)切換時(shí)間小于７０ｎｓ。
 
在頻率不變時(shí)，調(diào)節(jié)兩個(gè)可調(diào)光功率分配器，觀
 
察頻譜儀的輸出信號(hào)頻譜。在實(shí)驗(yàn)中，很容易調(diào)整到比較理想的狀態(tài)，這時(shí)，輸出信號(hào)的頻譜變得很干凈，邊模抑制比較高，而且信號(hào)非常穩(wěn)定。通過控制微波開關(guān)的切換狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同頻率的信號(hào)輸出。輸出不同頻率信號(hào)的頻譜如圖３所示?？梢钥闯觯瑢?shí)驗(yàn)產(chǎn)生的信號(hào)頻率為８、９、１０、１２ＧＨｚ。在每個(gè)頻率，輸出功率分別是１２．１、１１．９、１０．９、１０．６ｄＢｍ，邊模抑制比分別為６８、６７、６３、６６ｄＢｃ，與理論計(jì)算結(jié)果一致。在室溫條件下，對(duì)于不同頻率的信號(hào)，信號(hào)的功率和頻率在５ｍｉｎ內(nèi)沒有觀察到明顯的變化和漂移，證明了３個(gè)長(zhǎng)環(huán)結(jié)構(gòu)的光電振蕩器在不同頻率工作時(shí)具有較好的短期穩(wěn)定性。通過微波開關(guān)反復(fù)切換工作頻率，頻率準(zhǔn)確度優(yōu)于５０ｋＨｚ。

／		。該光電振蕩器具有很高的實(shí)用價(jià)
－１３０ｄＢｃＨｚ
值，能夠應(yīng)用于通信、雷達(dá)和導(dǎo)航等系統(tǒng)中。