【最新成果】超低相噪光电振荡器及其频率综合技术研究

作为现代通信、探测和测试系统中的核心部件，频率综合器能够在一定带宽范围内灵活输出高精度、高稳定的频率信号，广泛应用于无线通信、雷达探测、测试与计量、卫星等领域。随着技术的发展，高频率、大带宽、低相噪及低杂散成为新一代高性能频率综合系统的必然演进方向。传统基于微波技术的频率综合技术采用低频晶体振荡器作为参考源，通过倍频锁相的方式产生高频信号，但是所产生的高频信号的相位噪声在倍频锁相过程中被快速恶化（20lgN，N为倍频因子），难以进一步提升。

针对该问题，南京航空航天大学潘时龙教授团队基于自研的超低相噪光电振荡器构建了高频、宽带的频率综合器。该超低相噪光电振荡器在9.9999914GHz频率处成功实现了边模抑制比大于85dB，10kHz频偏处相噪为-153.1dBc/Hz的超低相噪信号输出。基于该光电振荡器研制的频率综合器输出频率为5.9~12.9GHz，10kHz频偏处相噪达到-130dBc/Hz，大大优于传统频综方案，为实现高性能、先进频率综合系统提供了有效新思路。

该工作已发表在《雷达学报》2019年第2期“微波光子雷达专刊”专题“超低相噪光电振荡器及其频率综合技术研究”（刘世锋，徐晓瑞，张方正，刘  鹏，康晓晨，杨华山，潘时龙）。

图1 基于级联PM的注入锁定OEO结构图及其相位噪声曲线

该文首先提出了一种基于级联相位调制器的注入锁定光电振荡器（图1），这种振荡器可以实现输出光谱展宽并保持光纤中传播功率的恒定，进而降低光纤非线性效应引入的强度噪声。接着基于该超低相噪光电振荡器和DDS+PLL的混合锁相技术构建了宽带、高性能的频率综合系统。最后进行的实验及结果分析显示该本所提出的光电振荡器实现了超低相噪输出（图2），并且基于该光电振荡器的频率综合系统成功实现了输出频率为5.9~12.9GHz，10kHz频偏处相噪达到-130dBc/Hz的高性能指标（图3）。

图2 基于级联PM的注入锁定OEO的相位噪声曲线

图3 频率合成输出为5.9~12.9GHz信号的杂散与相位噪声情况

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