1 武汉邮电科学研究院，武汉 430074
2 Molex有限公司，武汉 430074
现如今处于第五代移动通信技术（5G）网络发展建设的重要阶段，前传网建设中带宽需求大、光模块成本高和铺设难度大等问题亟待解决。已知四通道小型可插拔（QSFP）封装具有4个通道，而传统的QSFP28 50 Gbit/s光模块设计方案只使用了其中的两个通道。文章选用比QSFP封装更小的小型可插拔（SFP）封装制成50 Gbit/s光模块，底面积减小了40.5%，体积减小了52.2%，功耗减少了42.1%，传输相同距离光模块成本减少了73.4%。使用4阶脉冲幅度调制（PAM4）技术实现25 Gbit/s光器件传输50 Gbit/s信号，达成了单波长速率翻倍。通过对比测试，常温发射机色散眼图闭合四相（TDECQ）减小了20.5%，灵敏度提高了0.6 dB，且其余各项参数均满足电气与电子工程师协会（IEEE）802.3cd中50 GE以太网的相关要求，能够稳定进行40 km信息传输。
4阶脉冲幅度调制 发射机色散眼图闭合四相 直调激光器 外调激光器 PAM4 TDECQ directly modulated lasers external modulated laser
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
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。
模拟控温 光发射机 微波链路 杂散抑制比 噪声系数 analog temperature control, optical transmitter, m
1 中国科学院 国家空间科学中心, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100190
3 Synopsys(北京)有限公司, 北京 100086
针对国内星载数传发射机无法实现载波频率灵活可变的问题, 提出了一种可配置输出频率的载波源方案。采用现场可编程门阵列(FPGA)和数模转换器(DAC)相结合, 实现参考频率高精度可变且灵活配置锁相环(PLL)中鉴相器的鉴相频率, 使载波源输出频率可程控配置。实测结果表明, 载波源可实现任意配置X波段8.025～8.4 GHz的输出中心频点, 相位噪声优于-66 dBc/Hz@100 Hz、-75 dBc/Hz@1 kHz 、-80 dBc/Hz@10 kHz、-95 dBc/Hz@100 kHz、-120 dBc/Hz@1 MHz, 杂散抑制度优于-74 dBc, 频率分辨率小于10 Hz。相关电路替代专用直接数字频率合成(DDS)芯片的功能, 能适应空间应用环境。
星载数传发射机 载波源 锁相环(PLL) X波段 直接数字频率合成(DDS) 空间应用环境 space-borne data transmitter carrier source phase-locked loop(PLL) X-band direct digital frequency synthesis(DDS) space application environment
1 北京理工大学 信息与电子学院,北京 100081
2 查尔姆斯理工大学 微技术和纳米科学系, 瑞典 哥德堡 41296
展示了一种基于新型自组装微带-波导过渡的D波段(110~170 GHz)发射机模块.过渡结构的仿真平均插入损耗为0.6 dB, 回波损耗于带内基本优于10 dB.基于该过渡结构以及阻性混频器和倍频器芯片, 设计了一种D波段发射机模块.该发射机模块工作于110~153 GHz, 峰值输出功率于150 GHz可达-4.6 dBm, 3 dB带宽为145.8~159.3 GHz.使用该模块进行了64-QAM高阶无线通信测试, 测试传输速率为3 Gb/s, 验证了模块封装方案的实用性.
发射机模块 波导过渡 低成本封装 D波段 transmitter module waveguide transition low-cost packaging D-band
1 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院空间主动光电技术重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
水汽分子的3ν强振动吸收带位于935 nm附近, 差分吸收激光雷达在这个波段具有高探测灵敏度。不幸这一波段位于Ti: Sapphire激光器增益带宽的边缘和Cr: Alexandrite激光器增益带宽之外, 染料激光器有较高的自发荧光成分而使其光谱纯度不高, 光参量频率转换器可以用作该波段水汽差分吸收激光雷达的发射机。动态稳定的环形谐振腔中有一对走离补偿的、70.7°切角的KTP非线性晶体。它由种子注入单纵模Nd: YAG激光器的二倍频532 nm光脉冲泵浦, 脉冲重复频率10 Hz。通过935 nm分布反馈半导体激光器种子注入和“ramp-hold-fire”方法, 主动锁定光参量振荡器谐振腔的腔长。发射机平均输出功率达到4.5 W, 脉冲长度6 ns, 光(532 nm)-光(935 nm)转换效率大于17%, 光频的短程和长程频率稳定性30 MHz(RMS)。光束质量M2大约7.8, 光谱纯度可以达到99.9%。它将是空间探测大气水汽廓线遥感器的候选光源之一。
差分吸收激光雷达 发射机 光参量频率转换器 KTP晶体 腔长稳定 differential absorption lidar transmitter optical parametric frequency convertor KTP crystal length-stabilized resonator 红外与激光工程
2018, 47(12): 1230007
哈尔滨工业大学深圳研究生院电子与信息工程学院, 广东 深圳 518000
面向光发射机信号畸变分析的应用场景,采取了一种相位近似缓变的相干检测系统,并借助聚类分析算法对畸变光信号进行分析预处理,精确估计畸变系数并实现较好的星座图恢复效果。该系统通过调整本振光传输链路长度使其与信号光传输链路的长度基本相等,本振光和信号光之间的相位差在较长的时间窗口内近似恒定,从而允许借助聚类分析方法对长时间窗口数据进行星座图的智能分析与预处理,基于聚类中心点位置计算获得畸变系数,同时以聚类中心位置作为参考进行后续均衡和载波相位处理。该方案解决了在信号畸变与相位噪声同时存在下的信号恢复难题,可实现精准信号畸变评估。在实验系统中使用聚类分析方法和盲相位搜索(BPS)算法对I-Q增益不平衡、I-Q幅度分布不均匀和I-Q相位误差三种发射机畸变信号进行处理,并进行相应的实验验证。仿真和实验结果均表明,该实验系统中聚类算法可对发射机的上述三种畸变损伤实现精确估计。
相干光通信 光发射机 信号畸变 聚类分析 相位延迟 激光与光电子学进展
2018, 55(3): 030604
西安应用光学研究所 国防科技工业光学一级计量站，陕西 西安 710065
太赫兹波段位于红外和微波之间，在空间通信、近程战术通信等**领域有巨大的应用前景。总结了太赫兹通信技术的特点、类别、方案及太赫兹波通信系统涉及的关键技术。介绍了近几年国内外太赫兹通信技术研究现状及取得的成果，在0.14 THz频段通信距离达到20 km，0.3 THz处通信传输速率高达105 Gb/s。分析了全电子学方法、光电子方法、量子级联激光通信等几种通信技术路线，并比较了各系统的优缺点。展望了太赫兹通信技术的发展趋势和应用前景。
太赫兹通信 深空探测 调制解调 太赫兹发射机 太赫兹接收机 terahertz communication deep space exploration modulation and demodulation terahertz transmitter terahertz receiver
1 南京理工大学 近程高速目标探测国防重点实验室，江苏 南京 210094
2 中国工程物理研究院 微系统与太赫兹研究中心 半导体器件研究室，四川 成都 611731
基于 0.13 μm SiGe BiCMOS工艺，设计了一个应用于 0.34 THz高速通信系统的 4路集成相控阵发射机芯片。该芯片集成了 21.25 GHz的锁相环 (PLL)频率源、 4倍频器、4路威尔金森 (Wilkinson)功分网络，每一路相控阵通道包括 85 GHz功率放大器、模拟移相器、 20 Gbps 二进制启闭键控( OOK)调制器、 4倍频器以及 2×2片载天线阵列。针对系统各个模块进行了测试和分析，并且对系统方向图进行了仿真。仿真结果表明，该相控阵系统能在 E面实现±12°的角度扫描， 3 dB波束宽度为 11.9°，系统有效等向辐射功率 (EIRP)为 12 dBm。该集成相控阵发射机芯片的面积为 8 mm×4.3 mm。
相控阵 硅基 太赫兹 发射机 片载天线 phased arrays silicon substrates terahertz transmitters on -chip antennas 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(2): 198
1 中国工程物理研究院 复杂电磁环境科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
介绍了一种矩形波导打火检测电路,分析了打火探测点的选取和光敏器件的选择。理论分析及计算的结论是：在矩形弯头波导窄壁中间选择了一个小孔作为打火探测点,选择光电二极管SFH250V作为光敏器件。以SFH250V为核心器件,设计了一种打火探测及故障快速锁存电路,主要解决了微弱光信号的探测问题,解决了微弱光电流信号的转换及放大问题,同时设计了打火故障判断及故障信号输出电路。实验表明,该装置可以有效地捕获较微弱的打火故障信号。
发射机 功率击穿 打火检测 光电流 灵敏度 transmitter breakdown arcing detection photo current photosensitivity 强激光与粒子束
2015, 27(10): 103227
激光发射机的信号调制方式对其传输信号的指标有很大影响,为满足噪声系数等指标要求,C波段频率以上射频信号主要采用M-Z调制器来加载调制信号.针对调制器使用中偏置点的控制方式进行了讨论,并重点研究了其中的导频法,从该方法在雷达和通信系统中应用时存在的问题入手,对已有的控制算法进行改进,设计了偏置工作点控制方案,经实际测试和工程化验证,表明其控制效果满足实用化需求.
调制器 偏置点控制 导频 激光发射机 modulator bias control pilot frequency laser transmitter
