光外差法產(chǎn)生微波(毫米波)信號的研究.pdf

1、隨著無線通信用戶對信息傳輸速率要求的提高，現(xiàn)有頻段已經(jīng)逐漸不能滿足傳輸數(shù)據(jù)的要求，高達(dá)數(shù)十GHz傳輸頻段(毫米波頻段)的利用成為新要求。但是，由于毫米波信號無法實現(xiàn)長距離傳輸，將光纖通信和無線通信相結(jié)合的RadiooverFiber(ROF)技術(shù)被提出，微波副載波信號的光學(xué)生成方法是該技術(shù)的核心之一。用來生成微波信號的光學(xué)方法有很多，光外差法是其中一種方法。本文就光外差產(chǎn)生微波(毫米波)信號的系統(tǒng)展開了一系列的研究。 文章介紹了

2、光外差產(chǎn)生微波(毫米波)信號的原理，通過利用兩個光信號之間頻率差來產(chǎn)生微波信號。采用不同的光源個數(shù)時，構(gòu)建系統(tǒng)的器件及原理會有一定差異。使用單光源，主要是利用光學(xué)濾波器來選取調(diào)制后的光波，濾出所需頻率差對應(yīng)的兩個信號，將這兩個信號差頻：使用雙光源，是直接利用兩個光源之間的頻率差，在光電探測器上差頻，產(chǎn)生所需的微波信號。采用光源個數(shù)不同則選擇的激光器不同，所以比較了兩種常用的激光器。 由于受到光學(xué)器件等因素的限制，產(chǎn)生的微波(毫米

3、波)信號將根據(jù)輸出激光特性的變化而變化。本文推導(dǎo)了激光器偏振狀態(tài)變化、光信號初相位差變化、激光器強(qiáng)度差變化、激光器相對強(qiáng)度噪聲等因素變化時，產(chǎn)生的微波信號變化的公式，利用MATLAB軟件對公式推導(dǎo)的結(jié)果進(jìn)行了仿真驗證。研究了激光光譜寬度、激光器相位噪聲對產(chǎn)生微波信號特性的影響，并模擬仿真驗證推導(dǎo)結(jié)論。同時，說明若用于ROF系統(tǒng)，應(yīng)考慮光纖色散的影響。 為了降低系統(tǒng)噪聲，產(chǎn)生特性較好的微波信號，對光外差系統(tǒng)做了一些改進(jìn)。本文改進(jìn)了

4、探測方式，引入平衡探測技術(shù)用于“光生微波”系統(tǒng)，并對傳統(tǒng)的光外差系統(tǒng)做了一些改進(jìn)。最終采用結(jié)合平衡探測與改進(jìn)后的光外差注入的技術(shù)來產(chǎn)生微波(毫米波)信號。 建立了采用平衡探測接收端的等效噪聲模型，推導(dǎo)了微波(毫米波)信號的信噪比公式。通過計算證明平衡探測能有效抑制激光器引起的過剩強(qiáng)度噪聲，提高系統(tǒng)的信噪比，并利用OPTISYSTEM軟件，搭建仿真系統(tǒng)進(jìn)行驗證。采用優(yōu)化后的光外差注入系統(tǒng)，降低了激光器頻漂產(chǎn)生的影響。通過主激光器注

5、入從激光器，將從激光器鎖定在主激光器的邊帶上，主從激光器間的頻率差為微波(毫米波)信號頻率。利用OPTISYSTEM軟件搭建系統(tǒng)仿真平臺，對改進(jìn)后的光外差注入系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，仿真結(jié)果證明該系統(tǒng)產(chǎn)生的微波信號特性得到了較好的改善。然后將平衡探測與改進(jìn)后的光外差注入相結(jié)合，說明結(jié)合的系統(tǒng)能抑制一些噪聲，提高微波(毫米波)信號的信噪比。同時，利用OPTISYSTEM軟件搭建系統(tǒng)仿真平臺，對結(jié)合后的系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗證，仿真結(jié)果表明產(chǎn)生的微波(毫