随着人类对外太空的探索越来越频繁,探测深度不断加深,深空探测天线频率正在向更高频段发展。然而,天线频率的增加使毫米波本振信号的传输面临巨大的挑战。作为深空探测支撑技术的干涉天线阵则要求各天线从中心站获得相干、低相位漂移的毫米波本振信号,保证各天线外差接收的信号能够相干合成。因此,相位信息的稳定传输至关重要。光纤传输毫米波信号相对电缆来说具有损耗小,频带宽等明显优势,尤其是对远距离传输更为重要。但是外界环境特别是温度、应力的变化将导致光纤折射率发生改变,从而引入相位抖动。所以必须通过某种机制予以补偿消除,保证光纤传输系统的相位稳定性。稳相系统中,控制算法是关键的一环,它直接影响到系统的稳定和精度。本文介绍了射频信号光纤稳相传输系统使用的关键器件和控制算法。首先,简单论述光器件基本原理和三种光调制技术;介绍了PID(比例、积分、微分)控制算法原理。然后重点综述了几种常用的PID参数整定方法,如Z-N整定法、柯恩-库恩整定法、模糊自适应参数整定法等,介绍他们的使用场景以及各自的优势。并将这些整定方法在MATLAB中进行仿真,对比其控制效果。本文设计了高精度数字鉴相器。鉴相器的精度决定了检测小信号即小相位差的能力,它对稳相系统的精度同样起着至关重要的作用。文章在对鉴相原理进行深入分析后,设计出高精度的数字鉴相器,并在Multisim下进行电路仿真,最终完成电路板设计。本文研究了基于电域鉴相,光域补偿的射频信号光纤高稳传输系统方案,并通过具体的实验验证了其性能。首先分析了温度变化对光纤的影响;然后简单介绍了几种可行的相位补偿方案的原理和优缺点,并调研了当前各方案在实验中可以达到的技术指标。在以上分析的基础上,最终选择采用基于基准信号的相位鉴别和光域补偿的稳相系统方案。接着,对该方案中的两个关键技术:高精度鉴相技术和控制补偿算法进行了讨论。分析了鉴相的原理,并对自己设计的高精度鉴相器和控制算法分别进行仿真。最后,在实验室环境下搭建实验平台进行实验,使用空调模拟外界温度的变化,分别对光纤链路补偿前后的系统进行测试。实验表明,在温度变化为16 C~28 C的环境下,射频信号通过4km的光纤进行传输,系统经过补偿后相位稳定度达到峰-峰值0.17°,标准差0.021°。