毫米波微波光子链路性能分析与优化

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5.7dB，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。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 毫米波光子链路技术的国内外发展动态

1.3 论文所作的工作与内容安排

第二章 毫米波光子链路的器件及性能参数

2.1 直接调制链路

2.2 外部调制链路

2.3 外部调制链路的器件介绍

2.4 毫米波光子链路的性能参数

2.5 本章小结

第三章 毫米波光子链路的数学建模

3.1 外部调制

3.2 光电检测器

3.3 毫米波光子链路的小信号模型

3.4 本章小结

第四章 毫米波光子链路的性能优化

4.1 光电检测方式的改进

4.2 载波抑制

4.3 光纤色散对毫米波光子链路的影响

4.4 抑制载波单边带调制的实现

4.5 载波抑制单边带调制的平衡探测

4.6 本章小结

第五章 毫米波光子链路的仿真分析

5.1 改进型平衡探测与传统单一探测

5.2 载波抑制的仿真

5.3 载波抑制的平衡探测仿真

5.4 抑制载波单边带调制仿真

5.5 载波抑制单边带调制的平衡探测仿真

5.5 本章小结

第六章 全文总结

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文