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毫米波微波光子链路性能分析与优化

作　者: 左磊
导　师: 侯韶华
学　校: 南京邮电大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 毫米波光子链路抑制载波外差平衡探测性能优化
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 84次
引　用: 1次
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内容摘要

毫米波光子链路不仅具有体积小、重量轻、带宽宽等优点,而且在光纤链路中传输毫米波信号,大大降低了传输损耗、电磁干扰的影响。同时,在光域里处理毫米波信号有望解决传统毫米波信号的处理能力弱、速率低、带宽窄等电子瓶颈问题。因此,毫米波光子链路得到了人们的广泛关注与研究。本文主要研究固有链路,分析影响链路性能的因素,在此基础上提出了对固有链路性能优化的方法。论文首先建立了毫米波光子链路的数学模型,简要的分析了链路中各种器件的工作原理,如MZM调制器、光电探测器等。介绍链路的性能参数,同时指出影响链路性能参数的主要因素。其次,文章主要从小信号等效电路模型去研究分析链路的性能,结合Matlab软件,对影响链路性能参数进行仿真,包括输入到调制器的光功率、光纤损耗、探测器的效率、以及激光器的相对强度噪声等等。毫米波光子链路性能优化的实现,主要采用以下方法:首先对传统的直接探测方式的改变,引入了外差平衡探测。通过理论的分析与系统的仿真可以证明,对链路的性能尤其是链路的增益与噪声系数都有很大的改善。理论的证明,平衡探测对链路的增益可以提高6dB,链路的噪声系数可以降低12.3dB,而仿真软件链路的增益可以提高5dB左右,噪声系数可以降低约为10dB左右,两者的结果较为接近。其次采用载波抑制技术,通过载波抑制的理论分析与仿真验证,证明载波抑制可以提高链路的动态范围。与此同时,为了避免光纤色散对毫米波微波光纤传输距离的限制影响,我们采用单边带调制的方法,然后将载波抑制与单边带调制结合,可以得到一种优化的载波抑制单边带调制,仿真结果显示,对于载波抑制单边带调制链路,可以将一个边带抑制掉52dB,载波抑制了36dB,显著的提高了链路的动态范围。最后,将平衡探测与载波抑制的单边带调制技术相结合,得到了一种最终的优化链路—载波抑制的单边带调制平衡探测链路,这种链路结构不仅可以大大的提高链路的动态范围,而且相比采用单一的探测器而言,可以将链路的增益提高5.8dB,链路的噪声系数降低11.8dB,对链路性能起到了优化与改善的作用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 研究背景  9-11
  1.2 毫米波光子链路技术的国内外发展动态  11-12
  1.3 论文所作的工作与内容安排  12-14
第二章毫米波光子链路的器件及性能参数  14-28
  本章概述  14
  2.1 直接调制链路  14
  2.2 外部调制链路  14-15
  2.3 外部调制链路的器件介绍  15-21
    2.3.1 光源  15-16
    2.3.2 马赫一曾德干涉型调制器(MZM)  16-19
    2.3.3 光电检测器  19-21
  2.4 毫米波光子链路的性能参数  21-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章毫米波光子链路的数学建模  28-37
  本章概述  28
  3.1 外部调制  28-29
  3.2 光电检测器  29-30
  3.3 毫米波光子链路的小信号模型  30-36
    3.3.1 小信号模型下的链路增益  31-33
    3.3.2 小信号模型下的链路噪声系数  33-35
    3.3.3 链路的无杂散动态范围SFDR  35-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章毫米波光子链路的性能优化  37-57
  本章概述  37
  4.1 光电检测方式的改进  37-47
    4.1.1 光外差检测的基本原理  37-40
    4.1.2 光外差的平衡探测技术  40-42
    4.1.3 外部调制平衡探测系统的性能  42-47
  4.2 载波抑制  47-49
  4.3 光纤色散对毫米波光子链路的影响  49-53
    4.3.1 光纤色散对双边带调制格式的影响  49-51
    4.3.2 光纤色散对单边带调制格式的影响  51-52
    4.3.3 单边带调制信号的实现  52-53
  4.4 抑制载波单边带调制的实现  53-54
  4.5 载波抑制单边带调制的平衡探测  54-56
  4.6 本章小结  56-57
第五章毫米波光子链路的仿真分析  57-68
  本章分析  57
  5.1 改进型平衡探测与传统单一探测  57-60
  5.2 载波抑制的仿真  60-62
  5.3 载波抑制的平衡探测仿真  62-63
  5.4 抑制载波单边带调制仿真  63-66
  5.5 载波抑制单边带调制的平衡探测仿真  66-67
  5.6 本章小结  67-68
第六章全文总结  68-70
致谢  70-71
参考文献  71-74
攻读学位期间发表的学术论文  74

毫米波微波光子链路性能分析与优化

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