光外差法產(chǎn)生微波(毫米波)信號(hào)的研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信用戶對(duì)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(hào)無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸，將光纖通信和無(wú)線通信相結(jié)合的RadiooverFiber(ROF)技術(shù)被提出，微波副載波信號(hào)的光學(xué)生成方法是該技術(shù)的核心之一。用來(lái)生成微波信號(hào)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(hào)的系統(tǒng)展開(kāi)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(hào)的原理，通過(guò)利用兩個(gè)光信號(hào)之間頻率差來(lái)產(chǎn)生微波信號(hào)。采用不同的光源個(gè)數(shù)時(shí)，構(gòu)建系統(tǒng)的器件及原理會(huì)有一定差異。使用單光源，主要是利用光學(xué)濾波器來(lái)選取調(diào)制后的光波，濾出所需頻率差對(duì)應(yīng)的兩個(gè)信號(hào)，將這兩個(gè)信號(hào)差頻：使用雙光源，是直接利用兩個(gè)光源之間的頻率差，在光電探測(cè)器上差頻，產(chǎn)生所需的微波信號(hào)。采用光源個(gè)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(hào)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(hào)初相位差變化、激光器強(qiáng)度差變化、激光器相對(duì)強(qiáng)度噪聲等因素變化時(shí)，產(chǎn)生的微波信號(hào)變化的公式，利用MATLAB軟件對(duì)公式推導(dǎo)的結(jié)果進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。研究了激光光譜寬度、激光器相位噪聲對(duì)產(chǎn)生微波信號(hào)特性的影響，并模擬仿真驗(yàn)證推導(dǎo)結(jié)論。同時(shí)，說(shuō)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(hào)，對(duì)光外差系統(tǒng)做了一些改進(jìn)。本文改進(jìn)了

4、探測(cè)方式，引入平衡探測(cè)技術(shù)用于“光生微波”系統(tǒng)，并對(duì)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(cè)與改進(jìn)后的光外差注入的技術(shù)來(lái)產(chǎn)生微波(毫米波)信號(hào)。 建立了采用平衡探測(cè)接收端的等效噪聲模型，推導(dǎo)了微波(毫米波)信號(hào)的信噪比公式。通過(guò)計(jì)算證明平衡探測(cè)能有效抑制激光器引起的過(guò)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(yàn)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(guò)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(hào)頻率。利用OPTISYSTEM軟件搭建系統(tǒng)仿真平臺(tái)，對(duì)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(hào)特性得到了較好的改善。然后將平衡探測(cè)與改進(jìn)后的光外差注入相結(jié)合，說(shuō)明結(jié)合的系統(tǒng)能抑制一些噪聲，提高微波(毫米波)信號(hào)的信噪比。同時(shí)，利用OPTISYSTEM軟件搭建系統(tǒng)仿真平臺(tái)，對(duì)結(jié)合后的系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明產(chǎn)生的微波(毫