ROF系統(tǒng)中高頻微波信號產(chǎn)生及處理的相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、隨著越來越多的人們加入到全球無線信息社會，高速率、高帶寬無線通信網(wǎng)絡(luò)成為必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，然而傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)由于受到傳輸和接收設(shè)備帶寬的限制，一直存在帶寬窄、損耗高等缺點(diǎn)，無法滿足未來的通信發(fā)展需要。光載無線技術(shù)（RoF）利用光學(xué)器件和相關(guān)的技術(shù)來產(chǎn)生和遠(yuǎn)距離傳播高頻率、大容量的射頻（RF）信號，因此越來越多地得到了廣泛的應(yīng)用。
　　目前，有大量的研究者對ROF技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究，在這些研究方案中，面臨的最主要的問題就是：

2、由于光纖中存在色散，造成所產(chǎn)生的雙邊帶（DSB）調(diào)制信號中攜帶的高頻RF信號相位發(fā)生變化，使得接收端接收到的高頻RF信號產(chǎn)生周期性衰落效應(yīng)，最終限制了高頻RF信號在光纖中的傳輸距離。
　　針對這一問題，本論文以理論和實驗相結(jié)合的方式，一方面從改變調(diào)制方式入手，分別設(shè)計出產(chǎn)生抑制載波多倍頻DSB調(diào)制信號和單邊帶（SSB）調(diào)制信號的實驗方案，從而實現(xiàn)了高頻RF信號在光纖中遠(yuǎn)距離傳輸；另一方面從調(diào)節(jié)RF信號的相位角度入手，設(shè)計出一個寬帶

3、可調(diào)諧RF信號相移器，對RF信號的相位進(jìn)行處理，補(bǔ)償因色散造成的RF信號相位變化，從而克服因色散造成的高頻RF信號周期性衰落效應(yīng)。本文具體的研究內(nèi)容和取得的成果如下：
　?。?）基于光載毫米波上變頻技術(shù)的原理，利用級聯(lián)的馬赫-曾德爾調(diào)制器（MZM）和布拉格光纖光柵（FBG）建立起一套產(chǎn)生抑制載波多倍頻 DSB信號的理論模型。并通過對不同結(jié)構(gòu)的MZM進(jìn)行詳細(xì)分析和比較，從而總結(jié)出各自的特點(diǎn)，為本論文的實驗打下理論基礎(chǔ)。
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4、2）在上述理論模型基礎(chǔ)上，搭建起一套利用兩個串聯(lián)的雙電極 MZM同時間插有高斯型光帶通濾波器來實現(xiàn)抑制載波六倍頻 DSB信號產(chǎn)生的實驗系統(tǒng)，通過理論分析和實驗證實，該系統(tǒng)能夠產(chǎn)生60 GHz高信噪比的毫米波信號，并且該毫米波信號所攜帶的基帶數(shù)據(jù)信號經(jīng)過50 km普通光纖傳輸以后具有非常低的誤碼率。同時，實驗還證實間插有高斯型光帶通濾波器之后，接收端的抗干擾性得到了提高。
　?。?）通過對上述結(jié)構(gòu)改進(jìn)，將MZM和雙平行MZM串聯(lián)起來

5、搭建起一套能夠?qū)崿F(xiàn)抑制載波八倍頻DSB信號產(chǎn)生的實驗方案。實驗證實該方案具有很寬的可調(diào)諧性，能夠?qū)?.5 GHz~10 GHz的RF信號八倍頻分別產(chǎn)生出4 GHz~80 GHz的毫米波信號，并且產(chǎn)生出的毫米波信號信噪比都達(dá)到了34 dB，80 GHz毫米波信號的SSB相位噪聲在10 kHz補(bǔ)償時達(dá)到了-88 dBc/Hz，該毫米波信號所攜帶的基帶數(shù)據(jù)信號經(jīng)過50 km普通光纖傳輸以后同樣具有非常低的誤碼率。此外，實驗還證實當(dāng)受到外界一定

6、范圍的不良因素干擾導(dǎo)致MZM的偏置電壓和RF信號相位發(fā)生漂移時，該系統(tǒng)的工作性能受到的影響比較小。
　?。?）基于受激布里淵散射（SBS）原理，利用雙重 SBS效應(yīng)搭建起一套具有很寬可調(diào)諧性的，能夠攜帶高速率基帶數(shù)據(jù)信號遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腟SB信號實驗方案。實驗證實該方案可以實現(xiàn)5 GHz~40 GHz、增益邊帶與損耗邊帶幅度之差達(dá)到58 dB的SSB信號產(chǎn)生，并且產(chǎn)生的SSB信號經(jīng)過50 km普通光纖傳輸以后失真很小。同時，實驗還證實

7、該方案能夠傳輸1.5 Gb/s的高速數(shù)據(jù)信號，并且數(shù)據(jù)信號經(jīng)過長距離光纖傳輸以后誤碼率很低。
　?。?）提出利用光子晶體光纖中前向正交偏振態(tài)之間受激散射原理來對RF信號相位進(jìn)行調(diào)節(jié)的技術(shù)，并通過實驗驗證了該方案具有很寬的可調(diào)諧性，能夠?qū)崿F(xiàn)對任意頻率的RF信號相位進(jìn)行0°~360°范圍的調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)過程中對RF信號幅度的改變小于2 dB。此外，實驗還證實當(dāng)受到外界因素干擾造成偏振態(tài)發(fā)生一定程度漂移時，該方案依然能實現(xiàn)很大范圍的相移。