基于Taylor级数展开法对微波光子链路的性能进行分析。为了提高对微波光子链路理论分析的精确性，该方法基于Taylor级数和调制系数分析了Taylor级数展开法的适用范围。结果表明，当调制系数m在0~1.74范围时，Bessel函数展开法计算的平均峰值比实验数据高5~6 dB，而Taylor级数展开法计算的平均峰值比实验数据高1~2 dB，更接近理论计算结果。

为了提高微波光子链路在宽带传输的无杂散动态范围（SFDR），提出了一种单驱动双平行马赫-曾德尔调制器（SD-DPMZM）的宽带线性化方案。该方案通过使用一个180°混合耦合器和调整调制器的偏置点，在理论上完全消除三阶交调失真（IMD3）。输入双音信号进行仿真，实验结果表明该方案能完全消除IMD3，当以10 GHz和10.01 GHz为双音信号输入时，IMD3抑制达68 dB，SFDR比传统型提高14.5 dB。此外，信号从X波段变化到K波段时，SFDR可始终保持在114.3 dB·Hz^2/3以上。

针对微波通信、超视距雷达和有线电视系统等军民应用需求,为了实现光载射频信号的大动态远距离传输,提出了基于光学锁相环与粒子群算法的零差相干微波光子传输链路技术。该链路前端采用零差光锁相环实现了本振光对信号光的相位跟踪锁定,抑制了锁相带宽内的激光器频率漂移和相位噪声以及长距离光纤导致的相噪恶化,同时平衡探测方式消除了直流分量相关相对强度噪声;通过分析链路前端非线性失真来源,在后端数字处理单元利用粒子群算法寻找最佳非线性失真纠正系数,并对I/Q两路数字信号进行延时匹配、幅相均衡以及线性相位解调,实现了100 MHz频段内射频信号的大动态远距离(≥120 dB·Hz ^2/3和100.8 km)传输。

理论研究了直接调制与外调制模式下的微波光子链路的线性度，以直调激光器为核心器件的直接调制型短距离微波光子链路具有明显优势。着重开展实验研究，采集和分析两种调制模式下的信号，获得关键性能参数，包括链路损耗、线性动态范围(CDR)和无杂散动态范围(SFDR)。比较了不同长度光纤传输下的动态范围，发现直接调制型微波光子链路经10 km光纤传输后性能显著下降。此外，纳入直调激光器线宽、啁啾因素，实验研究了不同长度光纤下色散的影响。结果显示，直接调制型短距离微波光子链路具有高线性度的优势。

提出了一种基于下变频的飞行时间-时间数字转换(TOF-TDC)原理的微波光子传输链路延时抖动测量技术, 并详细地阐述了该技术的基本原理、系统构架以及参数设计等。该技术能以飞秒量级的测量精度以及大延时测量范围对信号延时抖动进行测量。环境因素导致的延时抖动严重地影响了高频模拟微波光传输相位传递, 进而制约其在光控相控阵等领域中的广泛应用。所提出的延迟抖动测量技术从本质上解决了光传输链路在电子战、宽带雷达等宽带应用场合中稳相传输所遇到的一个基础性问题, 具有很大的应用推广潜力。

为了抑制微波光子链路的三阶交调失真, 提高链路的动态范围, 提出了一种基于相位调制的无色散大动态范围的微波光子链路。通过对相位调制器横电模和横磁模的使用, 以及将相位相差π的两路信号相加, 消除三阶交调失真; 另外, 由于线性化后双边带信号转变为单边带信号, 消除了色散的影响。仿真实验结果显示, 与传统相位调制的微波光子链路相比, 该方案的无杂散动态范围扩大了约19.5 dB。

激光器的相对强度噪声(RIN)在微波光子链路中转换为噪声功率, 进而影响链路的动态范围。文章建立了基本结构的非相干和相干微波光子链路的动态范围(SFDR)模型, 并通过仿真对比分析了激光器的RIN对这两种链路结构的影响。在光器件的性能水平较低时, 非相干微波光子链路能获得更大的SFDR; 随着光器件性能水平的提升, 相干微波光子链路的SFDR将超过非相干微波光子链路。而在目前典型的器件参数条件下, 两种链路的理论SFDR都能达到120dB·Hz2/3左右。

高线性度的电光调制器是构建微波光子链路的核心器件。硅光子调制器利用PN结的载流子色散效应实现微波信号对光波的调制, 基于不同结构PN结的调制器有不同的非线性特性。本文采用二阶无杂散动态范围表征二阶谐波失真度, 实验研究了采用侧向PN结和交趾型PN结所构成的Mach-Zehnder(MZ)调制器的二阶谐波失真特性。基于侧向PN结和交趾型PN结的MZ调制器的二阶无杂散动态范围为分别为85.11 dB·Hz1/2、78.44 dB·Hz1/2, 表明基于侧向PN结的MZ调制器具有更好的线性度。

提出了一个基于偏振调制的最佳接收灵敏度ROF链路系统。其根本原理在于实现具有最佳光载波边带比(OCSR)的光单边带调制技术, 为此, 利用偏振调制和滤波技术, 线偏光首先经由一个特定偏振角α进入偏振调制器, 然后一个固定起偏角β的起偏器被用来合并偏振信息, 最后利用一个光滤波器实现光双边带调制到光单边带调制的转换。研究发现所获得的OCSR只与两个偏振角(α和β)有关, 通过仔细调节上述指标, 可以将OCSR调谐至最佳值0 dB。利用仿真验证了上述结论, 仿真发现通过将OCSR调谐至最佳值将大大提高ROF链路的接收灵敏度。

为改善微波光子链路的动态范围，提出了一种基于双波长双并联调制的线性化方法。仿真分析了激光器输出光功率漂移对该线性化链路无杂散动态范围的影响，结果显示基于现有的商用器件即可实现该线性化方法。此外，实验对比了单调制器基本链路和双波长双并联调制线性化链路的性能。实验结果显示，线性化后，链路的压缩动态范围提高了1.5 dB，无杂散动态范围提高了15.6 dB，其中无杂散动态范围可达到122.5 dB·Hz4/5。该线性化方法简单、易实现，为光链路动态范围要求较高的应用领域提供了一种很好的解决方案。