1 引言

现代电子对抗中电磁环境日趋复杂，已从陆、海、空三维立体作战模式发展为陆、海、空、电磁等多维空间的作战模式，为了在战场上拥有更多的主动权，需要对各类信息进行集中的管控与综合性处理，这就使得具有大带宽、大动态范围的信号感知与处理变得不可或缺。大动态射频光纤传输系统是将射频信号调制到光信号上，通过光纤链路来传送射频信号，具有频率范围宽、动态范围大、传输距离远等特点，在军事国防领域具有非常重要的作用。

2 射频光传输概述

2.1 调制方式

射频光传输是把射频电信号转换为光信号的过程，主要是通过电信号对光的调制而实现的，目前主要有直接调制和外调制两种调制方式实现。

直接调制是射频信号电平直接控制激光器的驱动电流，从而获得光信号输出功率的微弱变化来实现调制。这种调制能够对射频光传输产生良好的调制效果。但事实上，这种调制方式也存在的一些问题：第一，宽带高性能链路的调制效果问题。实践经验表明，基于直调半导体激光器的直接调制方式无法在宽带高性能链路的调制应用中，产生良好的调制效果。这主要是因为输入信号频率参数与这类链路的驰豫振荡频率参数几乎相同。此时，直调半导体激光器的输出信号将会出现非线性失真问题。

外调制是通过外调制器将输入的射频信号调制到光源输入的光信号上，并最终输出调制的光信号。可应用于外调制链路中的调制器有多种，这种调制方式可被应用在高光功率参数中，且所产生的损耗参数相对较小。外调调制结构复杂，它既能强度调制也能进行频率以及相位调制，调制性能优于直接调制。

2.2 基本链路结构

射频光传输链路工作原理框图如图1所示。根据框图可知，雷达射频信号调制在激光上，射频“电”信号转换为“光”信号进入光纤链路中进行传输，在终端通过光接收机的光电探测器实现射频信号的解调，从而完成雷达射频信号的整个传输过程。若光纤链路很长，还需要在光纤链路中加入光放大器。

图1射频光传输链路原理框图

2.3 关键性能指标

◆光链路损耗

光链路损耗定义为：链路输出端的射频信号功率与输出端的射频信号功率之比，记作。对于射频光传输链路，光链路损耗主要取决于射频到光的转换效率、光路损耗以及光到射频的转换效率。光纤传输损耗约为，在光纤长度较短的情况下，光路损耗可以忽略不计。所以光链路损耗具体只涉及到激光器的发光功率、电光转换效率以及探测器的响应度等指标。

◆噪声系数

噪声系数是用来衡量信噪比恶化程度的性能指标。要分析整个宽带光电组件的噪声系数，关键是先要分析整个组件的噪声来源，并定量计算个噪声来源的贡献，从而优化设计光电传输组件的噪声系数。链路的噪声来源主要包括三个部分：一是激光器带来的相对强度噪声；二是探测器的散弹噪声；三是热噪声。

◆无杂散动态范围

无杂散动态范围通常是指双音动态范围。它是衡量光传输组件可保证线性传输的信号功率范围。当有两个或多个频率的射频信号输入直调激光器时，即使是在激光器曲线的线性区中，也会产生双音的互交调信号，如果输入的两个射频信号频率分别为，则其产生的互交调信号频率分别为，；对于微波放大器，其三阶交调点通常比压缩点高，但对于激光器，其三阶交调点与压缩点的差值还与频率和偏置电流有关。

3 大动态射频光传输链路设计与测试

3.1 总体设计

大动态射频光传输链路技术的设计思路是基于目前电子对抗系统中低噪声系数、大动态、长距离传输射频信号的使用需求，射频电缆在长距离传输时，对射频信号的衰减大，并且价格昂贵，采用光纤传输的成本优势凸显。该技术的总体设计框图如图2所示，主要由射频前端组件、光发射机、光纤、光接收机等部分组成。射频前端组件的设计主要考虑因素是系统所需的频率范围、噪声系数、动态范围，其主要功能是完成对接收到的微弱射频信号进行放大以及大动态线性传输。

图2 射频传输总体框图

3.2 测试验证

为了验证大动态射频光传输技术设计的合理性，对设计出的传输链路进行了测试，下图3所示为射频前端组件在不同增益情况下，大动态光传输链路噪声系数曲线图。

图3大动态射频光传输噪声系数测试曲线图

为达到低噪声系数链路传输射频信号，根据级联噪声系数计算公式，射频前端组件增益设计应在以上；同时为达到大动态的传输射频信号，射频前端组件增益又不宜太高，这对矛盾需要在实际链路设计的工程实现中作出取舍，以满足具体工程实际应用需求。

4 结论

本文所设计的大动态射频光传输链路合理可行，通过实际链路搭建测试，能够实现频率范围宽（）、动态范围大（最大射频输入信号）、远距离传输射频信号的需求，对电子对抗雷达侦察系统微波通道链路设计具有实际参考意义。

参考文献

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