１ 引 言
微波振荡器是现代电子仪器设备的关键部分，用来提供参考信号和时钟信号，广泛用于各种电子系统中，如通信、雷达、导航和仪器测量等*域。振
荡器产生信号的质量直接影响系统的性能。与传统的微波振荡器不同，光电振荡器（ＯＥＯ）利用光电混合的方法，采用光纤延迟线作储能元件，可以实现超低相位噪声的微波信号，而且产生的微波信号具有相位噪声与频率无关的特点
［１－３］。光电振荡器能够实现低相位噪声的微波信号输出，是因为利用长光纤的低损耗特性显著提高了环路的品质因子
［４－６］。
一般情况下，为了实现低相位噪声，光电振荡器需要采用千米量级以上的长光纤
［５－６］。为了克服长光纤带来的边模振荡，需要在信号频率附近采用带宽为几十千赫兹的滤波器实现信号滤波，而在微波频段，如此窄带的滤波器无法实现。为了解决这个问题，提出了采用多环结构抑制边模的方法，但是，为了提高边模抑制比，往往需要增加一个短光纤环，这个短光纤环的长度为几米**几百米，而且功率分配比很高
［７－８］。由于光电振荡器的相位噪声与光纤长度相 关，增加了短光纤，等效于减小了延时时间，从而降 低了相位噪声性能。 除了相位噪声和边模抑制比等性能外，在实际 的应用中，光电振荡器需要能够实现不同的频率输 出能力。在光电振荡器中，引入可调的信号延时或 相位能够实现一定范围的调谐能力
［７－８
］ 。在激光器 的波长改变 的情况下，通过色散延时的方法 ４０ｎｍ 实现了**大频率 的调谐 ［
７］ １．９ＭＨｚ 。采用调节钇 铁石榴石（ ）微波滤波器的方法能够实现更大范 ＹＩＧ 围的频率调谐 滤波器的性能限 ［
９］ 。但是，由于 ＹＩＧ 制，这种光电振荡器存在频率调谐速度慢（ 左 １０ｍｓ 右）、频率重复性差（ ）的缺点，无法满足实际 的应用需要。 !５ＭＨｚ 本文研究了一种频率可调的光电振荡器，该振 荡器工作于 波段（ ），不仅具有多频点 Ｘ ８～１２ＧＨｚ 切换能力，而且同时具有低相位噪声和高边模抑制 比。在该方法中，光电振荡器采用３个长光纤环实 现了低相位噪声和低边模水平，通过高速微波开关 快速切换滤波器组实现了不同频率输出。 ２ 实现结构及理论分析 频率可调的三环光电振荡器实现结构如图 所 １ 示。电光转换单元将输入的微波信号转换为光波信 号。调制的光波通过３个光纤延迟线和光电探测器 （ ）后转化为微波信号。微波信号经过合路器、放 ＰＤ 大器、开关、滤波器、合路器，**后通过耦合器后一部 分输出，另一部分反馈回电光转换单元以调制光波。 光电振荡器的输出信号频率由微波滤波器决定，通 过微波开关实现了４个频点的切换。在本实验研究 的光电振荡器中，采用了３个长光纤环构成组合光 纤延迟线。
在（６）式中， 为每个光纤环对应的相位，表示为
ｉ 在本文构建的光电振荡器中，３个光纤环的长度分别为４０００、４１６７、４２１０ｍ，根据（６）式，可以计算在不同功率分配比时，输出功率谱的分布特性，如图
２所示。可以看出，采用３个长光纤环，边模抑制比显著提高，理论计算能够达到６０ｄＢｃ左右；改变３个光纤环的功率分配比，振荡频率不变，振荡边模的位置和功率略有变化。针对不同频率的信号，只要满足（１）式和滤波器的中心频率，就能实现相应的频率输出，为实现频率可变提供了一种途径。
３ 实验研究
构建了Ｘ波段频率可调的三环光电振荡器，光
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纤长度分别为４０００、４１６７、４２１０ｍ。电光转换采用直接调制半导体激光器 （桂林激光通信研究所
ＧＣ１００６Ｓ），其频率响应大于１２ＧＨｚ，输出功率为６ｍＷ。光电探测器（美GＥＭ４公司 ＥＭ１４９）的响应率为０．９ｍＡ／ｍＷ，频率响应大于１５ＧＨｚ。可调光功率分配器（武汉光迅公司 ＭＶＯＰ１２）采用１×２结构，调节范围为１０ｄＢ，精度优于０．０１ｄＢ。微波放大器的频率范围为 ８～１２ＧＨｚ，噪声系数为３．５ｄＢ，放大增益为４５ｄＢ。微波滤波器组的中心频率分别为８、９、１０、１２ＧＨｚ，３ｄＢ带宽为５ＭＨｚ。
微波 开 关 为 １×４ 结 构，工 作 频 率 范 围 为 ８～１２ＧＨｚ，开关切换时间小于７０ｎｓ。
在频率不变时，调节两个可调光功率分配器，观
察频谱仪的输出信号频谱。在实验中，很容易调整到比较理想的状态，这时，输出信号的频谱变得很干净，边模抑制比较高，而且信号非常稳定。通过控制微波开关的切换状态，能够实现不同频率的信号输出。输出不同频率信号的频谱如图３所示。可以看出，实验产生的信号频率为８、９、１０、１２ＧＨｚ。在每个频率，输出功率分别是１２．１、１１．９、１０．９、１０．６ｄＢｍ，边模抑制比分别为６８、６７、６３、６６ｄＢｃ，与理论计算结果一致。在室温条件下，对于不同频率的信号，信号的功率和频率在５ｍｉｎ内没有观察到明显的变化和漂移，证明了３个长环结构的光电振荡器在不同频率工作时具有较好的短期稳定性。通过微波开关反复切换工作频率，频率准确度优于５０ｋＨｚ。
| ／ | | 。该光电振荡器具有很高的实用价 |
| －１３０ｄＢｃＨｚ | | | | | | | |
| 值，能够应用于通信、雷达和导航等系统中。 | |
