摘要：随着信息技术的迅猛发展，微波信号面临的问题越来越突出，由于微波传输在长距离传输过程中存在大量损耗，宽带近乎无穷，结合微波射频工程和光电子传输与处理技术，促进射频微波信号的广泛应用。本文先从微波光纤传输技术的概念、原理、特点及光纤的功能进行论述，从而讨论微波信号光纤传输技术的应用与优势。
关键词：微波信号；光纤通信；DFB激光器；预失真电路
前言
微波光纤传输系统主要由电／光转换器件、光／电转换器件、微波驱动器件以及光缆组成；微波激光器及电光调制器完成微波信号的电光转换功能，光电探测器完成调制光信号的光电转换功能，微波驱动器件的作用是将微波信号驱动到合适的电平输出或调制，光缆是光调制信号的传输介质。
按照调制模式的不同，可以分为直接调制模式和外调制模式：直接调制方式是通过微波激光器以强度调制方式实现的，具有技术实现相对简单的优点，缺点是激光器会出现“chirp”啁啾效应，这使得传输距离受限；外调制方式是通过电光调制器实现的，优点是解决了“chirp”啁啾效应，可以实现较长距离的传输，缺点是技术复杂，成本昂贵，同时产生了“SBS”阈值问题。
一、微波信号光纤传输技术概述
微波信号光纤传输技术是以光纤作为媒介，传输微波信号的技术，以下会通过微波光纤传输技术的基本概念以及特点进行论述。
1 基本概念
微波信号光纤传输技术是利用光纤传输微波信号一种传输方式，微波信号在远距离传输过程中有很大的损耗，因为光纤通信体积细且轻，还具备频宽带的特点。时间不断推移，科学也在不断进步，学者们研究出一种将微波信号与光纤传输优点相结合的通信传输技术――微波信号光纤传输技术。
2 微波信号的特点
微波通信频率范围是300MHz（0.3GHz）～300GHz；它拥有不同于其它现代通信网传输方式。微波信号的传输是不需要固体介质，它具有容量大、质量好传输损伤小、抗干扰能力强并可传至很远的距离的特点，但是又由于它的频率高以及波长短的特点，所以视距通信是它的主要通信方式，一旦超过视距范围，就需要中继站进行转发，因为微波信号一旦遇到阻挡就被反射或被阻断。综上所述，微波通信通过微波进行正常通信，它可以用于点对点或一点对多点的通信方式，但是需要点和点之间没有阻隔，并且需要中继站进行转接传播。
3 光纤的功能
光纤是非常细小并且韧性很强的物体，如发丝一般粗细的光纤可拎起重量达到7kg的重物，并且光纤拥有通信容量大、长距离传输损耗小、体积轻、并且不受电磁波干扰的特点，因此一根光纤可以发挥很大的作用，它可以把声音、文字、图像等等转换成光信号，并以每秒3亿米的速度传递到世界各地。
4 微波信号光纤传输的原理
光纤是微波信号光纤传输技术的微波信号传输媒介，微波光纤传输技术要拥有预失真补偿技术、激光器降噪技术以及“SBS”阈值控制技术这几种关键技术才能保障通信的正常运行。它的系统主要由微波驱动器件、电光转换器件、光电转换器件以及光缆四部分组成，每个器件都拥有着不同的职能，比如光缆是作为光调制信号的传输介质，而微波信号的电光转换功能是由微波激光器及电光调制器进行完成，还有微波信号驱动的电平输出或调制是由微波驱动器件作用完成以及光信号的光电转换功能是由光电探测器完成解调的，四个部分虽然职能不同，但每个部分都非常的重要，都是保障微波信号光纤传输重要步骤。
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并且微波信号光纤传输技术还拥有两种调制方式，这样两种调制模式能够寻找与微波信号驱动相匹配的调制或者电平输出，并实现微波信号的远距离传输，这两种调制模式就是外调制模式以及直接调制模式；其中直接调试模式相比外调制模式要简单许多，直接调试模式是利用微波激光器进行强度调制，但是也有缺点，就是限制了传输距离并且会产生啁啾效应，这样就没有办法进行长距离传输；而外调制模式就可以实现长距离传输并且不会出现啁啾效应，但是外调制模式需要的技术非常复杂，需要利用电光调制器实现调制，这样不仅会增加成本也需要很高的技术支持。
二、微波信号光纤传输技术的优势及应用领域
（一）优势。由于微波信号光纤传输技术是微波与光纤通信优势结合的通信技术，它具有以下特点：低损耗特性：由于光纤通信0.2～0.35dB/km的低损耗的特性，微波信号可以远距离传输，实现天线和数据中心分隔开，以增强各种通信、侦测系统的抗毁特性、隐蔽特性；宽带特性：最宽达20GHz的带宽，能够保证目前各类通信和电子信号不失真地进行远程传输，既使对波形要求苛刻的脉内调制信号也不例外，适合各种型号的通信、雷达和电子对抗系统的应用要求；大动态特性：高达90dB以上的信号动态范围，能够同时兼顾系统的灵敏度和抗饱和特性要求，即不会因为光纤的远程传输而损失任何信息；安全、保密特性：尽享光纤传输所固有的信号不泄露，不易受到周围电磁环境扰动，全天候工作等优势，安全保密，稳定可靠。
（二）应用领域。在信号传输方面，利用微波信号光纤传输技术可以克服将地面站控制中心必须和天线建设安装在同一地点的缺陷：天线场地安装在偏僻处（信号质量好），数据处理设备、解调器、变频器可以安装在距离天线场地几十公里以外的城市内（生活方便）的数据中心，专家领导可直接去数据中心工作，免去了往返天线阵地和办公室之间所造成的麻烦和浪费。在3G／4G移动通信中，微波光纤传输系统最主要的灵活应用就是宽带室内覆盖，如地铁、大型商场、火车站、机场、展览中心等，在这些大型建筑物中，为了提高信号的质量，有效的解决方法是在建筑物内建立一个中心基站和分布式天线系统，从而提高覆盖率。利用微波信号光纤传输技术可以很好的解决电磁干扰以及多数据连接问题，一根很细很轻的包含10芯20芯或更多芯单模光纤的光缆完成设备或天线场地的连接很容易，并且省去了昂贵的密封波导、同轴电缆或铜缆，同时解决了多电缆间的RFI/EMI问题；另外，在相控阵雷达中也可以利用该技术实现性能稳定、灵活、精确的光纤延时线。
三、各频段微波信号的特点及相应光端机产品
微波信号光纤传输技术产生的主要原因就是解决雷达信号长距离传输的问题，由于各频段雷达信号具有不同的特殊性，所以各频段光端机对技术指标有了不同程度偏重。短波频段雷达信号的最大特点是大信号、小信号同时并存，大信号幅度有时高达+15dBm，小的可能到-100dBm，这就要求短波频段光端机能够同时兼顾系统的灵敏度和抗饱和特性，只有当其输入、输出瞬时动态范围达到120dB时，才可以解决1～30MHz内大动态短波雷达信号的长距离传输问题。
传统的更高频段雷达信号的远距离传输，均采用先下变频到超短波频段，然后再用密封波导、同轴电缆或者超短波频段光端机传输，这种先变频再传输的方式若采用电缆、波导做传输介质，在降低线损增加传输距离以及降低电缆成本方面，性能非常优越；但是若采用光纤做传输介质，传输损耗已不是主要矛盾，此时先变频再传输相对先传输再变频的传输方式而言，无论在设备管理，还是信号质量方面，都存在明显的不足；这种先变频再采用光纤传输方式的存在，主要是由于技术方面的原因，没有更高频段的光端机，为了解决这方面的问题，出现了更高频段（S、C、X、Ku）光端机。S、C、X、Ku各频段的雷达信号最主要的共有特性是幅度小，一般在-30～-60dBm，这就对微波光纤传输设备提出了高接收灵敏度、低噪声系数以及高可靠性的要求，所以，S、C、X、Ku各频段光端机，必须采用内置光隔离器、ATC、APC电路以及采用温度补偿技术，使它们具有灵敏度高、温度范围宽、抗干扰性强，频率稳定性好的特点，才能满足卫星、微波、雷达、广播电视等信号的无下变频的远距离传输要求。
总结
作为一种新兴的通信技术，射频微波信号在光纤中的传输处理技术得到越来越多领域的关注。鉴于射频微波光纤技术的低损耗、大宽带、安全保密等特性，在各频段信息传输、移动通信、军事电子战、电子对抗以及3G/4G覆盖的众多领域，将有广阔的应用前景。
参考文献：
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[2]张慧，洪伟，陈鹏等.基于直接数字频率合成器的新型微波成像系统[J].电波科学学报，2015，30（04）：704-709.
论文作者:陈恒旭
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
标签：微波论文; 信号论文; 光纤论文; 技术论文; 频段论文; 模式论文; 通信论文; 《基层建设》2018年第16期论文;