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合的RadiooverFiber(ROF)技術被提出，微波副載波信號的光學生成方法是該技術的核心之一。用來生成微波信號的光學方法有很多，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，主要是利用光學濾波器來選取調(diào)制后的光波，濾出所需頻率差對應的兩個信號，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。本文推導了激光器偏振狀態(tài)變化、光信號初相位差變化、激光器強度差變化、激光器相對強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軟件對公式推導的結果進行了仿真驗證。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結論。同時，說明若用于ROF系統(tǒng)，應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。本文改進了

4、探測方式，引入平衡探測技術用于“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。最終采用結合平衡探測與改進后的光外差注入的技術來產(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，對改進后的光外差注入系統(tǒng)進行模擬仿真，仿真結果證明該系統(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后的光外差注入相結合，說明結合的系統(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，對結合后的系統(tǒng)進行仿真驗證，仿真結果表明產(chǎn)生的微波(毫