Contribution à l'étude de liaison optiques analogiques pour la distribution de signaux de référence en gammes RF et micro-ondes
Résumé
Fiber optics constitutes an attractive alternative to conventional wiring for numerous analog applications. Indeed, in addition to its small size and low mass, the fiber does not interfere with electronic devices and provides an excellent isolation of the transmitted signal. One of the targeted applications of our work is the reference frequency signal distribution to various subsystems of a telecommunications satellite. Another application could be remote antenna synchronization and control, or the access to the various elements of an active antenna. However, to meet our system requirements, the fiber optics link should not degrade the signal quality, and particularly its phase noise. In this work, the phase noise optimization of various fiber optics links is presented. The problem is studied on the emitter side (the laser) and the receiver side. However, an original approach has been developed mostly for the receiver. This approach is the photo-oscillator approach, which consist in a synchronization of an oscillator using the signal of the modulated optical wave. The interest of this approach lies in the natural phase noise filtering far from the carrier and in the constant output power delivered by this system. Various photo-oscillators have been designed and characterized at 10 MHz, 874.2 MHz and 3.5 GHz. The 10 MHz application is dedicated to the signal distribution of ultra stable crystal sources (OCXO). The phase noise requirements for the two other applications (874.2 MHz and 3.5 GHz) are not so critical. However, it was important to determine the interest of the approach and the devices which have to be used to implement it successfully.
La fibre optique constitue une alternative sérieuse au câblage coaxial classique pour de nombreuses applications analogiques. En effet, outre son diamètre et sa masse beaucoup plus faible, elle ne perturbe pas les dispositifs électriques et elle assure une excellente isolation du signal véhiculé. Dans le cadre de notre étude, l'application principalement visée est la distribution par fibre optique de signaux de référence de fréquence dans les différents sous systèmes d'un satellite de télécommunications. D'autres applications possibles sont l'alimentation et le contrôle d'une antenne sol et l'accès aux divers éléments d'une antenne active. Toutefois, la liaison optique doit respecter certaines contraintes vis à vis de la qualité du signal véhiculé, en particulier en termes de bruit. Le travail présenté dans ce mémoire traite de l'optimisation en bruit de phase de liaisons optiques destinées à la diffusion d'un signal de référence de fréquence. Le problème de l'émetteur (le laser) est présenté, mais c'est surtout au niveau du récepteur que des concepts originaux ont été développés. En particulier l'approche photo-oscillateur, c'est à dire un oscillateur synchronisé par l'onde optique modulée, a été utilisée pour réaliser différents récepteurs à des fréquences de 10 MHz, 874.2 MHz et 3.5 GHz. L'intérêt de cette approche réside dans le filtrage naturel du bruit de phase loin de la porteuse et dans la puissance de sortie constante délivrée par le photo-oscillateur. Dans le cas de l'application à 10 MHz il s'agissait de transmettre des signaux d'oscillateurs ultra-stables en conservant au mieux leurs caractéristiques spectrales. Les autres applications (à 874.2 MHz et 3.5 GHz) étaient moins critiques vis à vis de la pureté spectrale. Elles ont permis de tester les approches, et les composants les plus appropriés pour leur mise en Suvre.
Loading...