基于光学手段的射频干扰消除技术研究

摘要

随着新一代无线通信技术的发展，智慧城市、物联网、虚拟现实和无人机技术等在生活中日益普遍开来，这就需要无线通信技术应具有大传输带宽、高速率和低延时等性能。无线通信技术主要分为频分双工、时分双工和全双工三种。其中全双工相比频分双工和时分双工在频率资源利用率、传输速率和延时等方面具有很大的优势，可以满足新一代无线通信技术发展的需求。然而全双工通信技术在同时同频进行传输时会存在射频自干扰问题。本文研究基于光学手段的射频干扰消除技术以解决全双工通信中所存在的自干扰问题。提出并实验研究了两种实现射频自干扰消除的光学方法。
　　本研究主要内容包括：⑴采用偏振复用的两个马赫-曾德强度调制器来实现射频自干扰消除。将两个马赫增德调制器工作在相反的偏置正交点，从而得到恢复的干扰信号和参考信号之间的反相关系。在光域中调节参考路的幅度和延时，实现射频自干扰消除的匹配条件。采用偏振复用技术进行干扰支路与参考支路的合路，避免了同一激光光源的光学干涉问题。实验结果表明在2.4、5、10和15GHz单频点的消除深度达到了73dB以上。10MHz带宽下各频率处的消除深度分别为34.4、29.2、32.7和31.8dB。对不同带宽、不同功率下的消除深度以及消除深度随时间的变化都进行了测量分析。最后研究了干扰消除系统的无杂散动态范围，消除后其平均值为64.5 dB·Hz2/3。⑵采用集成的双平行马赫-曾德调制器（DP-MZM）来实现射频自干扰消除。接收信号和参考信号分别通过DP-MZM中的子马赫-曾德调制器（MZM1和MZM2）转换到光域中，上下MZM1和MZM2分别偏置在正交点和最小点，从而使之输出分别为双边带+载波信号（DSB+C）和双边带-载波抑制信号（DSB-CS）。这种偏置设置的优势在于避免了在Y分支波导处光学干涉问题。干扰信号和参考信号对于消除所需的时间和幅度匹配条件，通过MZM2射频端口前的电延时线和DP-MZM内嵌的光移相器来实现。实验结果表明2.4、5、8和10GHz单频点信号的消除深度大于80dB。对于100MHz带宽，2.4、5、8和10GHz频率处的消除深度分别为37.6、35.8、33.1和38.3dB。研究了2.4GHz频率处，10MHz至100MHz不同带宽的消除深度、-5dBm至15dBm不同功率下的消除深度，以及100MHz带宽下抑制度随时间变化的情况，最后分析了系统的无杂散动态范围，消除后其平均值为54.2dB·Hz2/3。

目录

声明

第一章 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 基于电学手段的射频干扰消除技术

1.3 基于光学手段的射频干扰消除技术

1.4 本文研究内容及结构安排

第二章 基于双强度调制器与偏振复用的干扰消除技术

2.1 双强度调制器与偏振复用干扰消除的基本原理

2.2 实验测试与数据分析

2.3 系统的无杂散动态范围分析

2.4 稳定性分析

2.5 小结

第三章 基于双平行MZM的干扰消除技术

3.1 双平行MZM干扰消除的基本原理

3.2 实验测试与数据分析

3.3 系统的线性分析

3.4 稳定性分析

3.5 小结

第四章 总结和展望

4.1 论文总结

4.2 下一步工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢