引用本文:

段沽坪,汪滨波,魏恭,等. 一种2~18 GHz超宽带模拟控温微波光发射机设计[J]. 光通信技术,2022,46(1):30-34.

一种2~18 GHz超宽带模拟控温微波光发射机设计

段沽坪1,汪滨波2,魏 恭3,朱 弋1

(1.四川九洲电器集团有限责任公司,四川 绵阳 621000; 2.四川长虹网络科技有限责任公司,四川 绵阳 621000; 3.空军装备部驻绵阳地区第一军事代表室,四川 绵阳 621000)

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摘要:针对当前数字控温的光发射机会引入无法消除的杂散干扰信号问题,设计了一款具有电路精简、结构小巧和功耗低等特点的模拟控温微波光发射机,并给出了光发射机的组成和各模块的详细设计电路。根据直接调制原理搭建了微波链路模拟测试系统,测试了模拟控温光发射机的S散射参数、杂散抑制比、谐波抑制比和系统噪声系数等重要指标参数。测试结果表明:S散射参数链路增益≥-25 dB,增益平坦度为±2 dB;杂散抑制比大于90 dB,杂散信号基本淹没在系统底噪中;谐波抑制比超过50 dB,达到了67 dB左右;噪声系数控制在2 GHz@35 dB~18 GHz@56 dB水平,完全满足实际使用要求。

关键词:模拟控温;光发射机;微波链路;杂散抑制比;噪声系数

中图分类号:TN29 文献标志码:文章编号:1002-5561(2022)01-0030-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2022.01.007

0 引言
       光载无线通信(RoF)技术充分结合了光纤通信和无线通信的技术优势,能够实现微波信号的大容量、超低损耗、高带宽和高动态范围传输[1-3]。微波光子通信系统正是基于这种技术,先将微波副载波调制到光载波,并通过光纤传输至接收端,最后将光载波解调成微波信号,从而完成了微波信号的远距离传输[4-5]。微波光子通信系统中的光发射机激光器是一个温度敏感器件,激光器阈值电流、发光波长和功率都会随着温度变化而变化。因此,为了通信稳定,有必要对半导体激光器的温度进行控制。

       2015年,肖珊等人[6]设计了一套基于比例-积分-微分(PID)控制的半导体激光器温度控制系统。2016年,黄戈里等人[7]利用模糊理论和PID控制对激光器温度控制系统进行组合控制。2017年,庞慧敏等人[8]以单片机为主控芯片,用温度传感器实时监控激光器温度变化。2018年,韩团军等人[9]设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高精度半导体激光控制系统。2019年,程前等人[10]利用MAX1978芯片设计了一种温度控制系统。2020年,赵青杨等人[11]根据激光器输出光功率与激光器的工作温度之间存在一定的正弦波动关系,对ADN2830芯片控温进行改进和验证。上述已有的驱动电路和温控设计对一般场景应用的激光器温度控制都能满足要求,但是这种数字温控电路会引入高频脉宽调制(PWM)开关频率信号,导致光发射机在微波光子通信系统应用环境中不可避免地引入杂散干扰信号,且无法消除,严重影响了微波光子通信质量;同时,此类温控电路结构相对繁杂,未考虑光发射机功耗、体积等因素,温度控制算法也较为复杂,实际应用能力偏低。
       本文从光发射机的微波链路通信应用环境、温度控制方法、功率体积要求和提高激光器的适用性角度出发,研究一种模拟控温微波光发射机作为高性能微波光发射机。

4 结束语
       本文设计了一种模拟控温的直接调制微波光发射机,该光发射机采用模拟控温,消除了数字温控型发射机的PWM脉冲高频噪声干扰,避免引入链路杂散,提高了链路系统控制精度。同时,发射机电路精简、结构体积小巧和低功耗等特点使得整套链路十分适合军用飞机的微波链路信号传输应用环境。但是,受直接调制的原理限制,模拟控温的直接调制微波光发射机的谐波抑制比受到一定的限制,有待进一步探讨改进和完善。