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GRF 。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0.35dB/ Km ，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P - I 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 f1、f2  ，则其产生的互交调信号频率分别为 2f2 -f1 ， 2f1 -f2 ；对于微波放大器，其三阶交调点通常比1dB 压 缩点高10dB ~ 15dB ，但对于激光器，其三阶交调点与 1dB 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。

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 2 射频传输总体框图

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30dB  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 （ 1GHz ~ 18GHz ）、动态范围大（最大射频输入信号  0dBm ）、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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