科斯塔斯光鎖相環(huán)的研究.pdf

1、光鎖相環(huán)在空間相干光通信與微波光電子學(xué)領(lǐng)域有著重要的用途。在空間零差相干光通信中光鎖相環(huán)被用在接收機(jī)中進(jìn)行光載波的恢復(fù)，用來(lái)對(duì)接收到的光信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)；在微波光電子學(xué)，利用外差光鎖相環(huán)可以生成高于30GHz的高頻微波，且頻率可調(diào)。光鎖相環(huán)的研究具有重要意義。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容為光鎖相環(huán)數(shù)學(xué)模型的建立與仿真分析，首先比較了相干光通信中幾種常用的光鎖相環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)，以對(duì)激光器線寬需求為依據(jù)，選擇激光器線寬要求低的科斯塔斯光鎖相

2、環(huán)進(jìn)行了理論分析；建立了環(huán)路的理論數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)分析了環(huán)路中的各種噪聲對(duì)相位誤差方差的影響，計(jì)算得到環(huán)路對(duì)激光器的線寬要求為5.02×10-4Rb；針對(duì)環(huán)路中存在延時(shí)的情況進(jìn)行了分析，得到了環(huán)路的穩(wěn)定性上界，環(huán)路參數(shù)必須小心設(shè)計(jì)以避免穩(wěn)定性問(wèn)題；環(huán)路自然頻率與延時(shí)乘積的上界與環(huán)路的阻尼系數(shù)有關(guān)，當(dāng)阻尼系數(shù)為0.64時(shí)，歸一化振蕩頻率有極大值0.74，此時(shí)環(huán)路的穩(wěn)定性最好；分析了調(diào)制誤差與光混頻器誤差，誤差會(huì)產(chǎn)生很大的直流分量，必須對(duì)直流

3、分量進(jìn)行抑制，否則環(huán)路將不能正常工作；分析了環(huán)路前端帶寬與兩路光不平衡時(shí)間差的乘積對(duì)平衡探測(cè)器的激光器強(qiáng)度噪聲抑制的影響，結(jié)果表明前端帶寬與不平衡時(shí)間差乘積必須遠(yuǎn)小于0.5，這樣才能較好的抑制強(qiáng)度噪聲；綜合各種因素提出了一種環(huán)路的設(shè)計(jì)思路。
　　設(shè)計(jì)了一組可行的環(huán)路參數(shù)1=29.7ms，環(huán)路參數(shù)2=22.5μs，K=115Mrad/s，fn≈10KHz，ζ≈0.7，并在simulink中建立仿真模型對(duì)環(huán)路的捕獲性能進(jìn)行了驗(yàn)證；接著