ROF系统中光生微波毫米波技术研究

摘要

宽带网络技术和无线通信技术是当今信息通信领域影响最大的两个技术，二者的结合是未来通信行业发展的趋势。基于光子技术的光载射频（ROF）技术能够直接生成、传输和传播微波、毫米波信号，近些年来引起人们的广泛关注。光生微波毫米波技术是ROF系统的主要研究方向之一，本文重点对光学生成微波、毫米波信号的外调制方案进行了研究。
　　首先，论文介绍了ROF系统的研究背景、工作原理及应用前景，对国内外已提出的几种光生毫米波技术方案进行了简要总结，包括直接调制技术、光学外差法、光电振荡器和外调制技术。并对基于外调制的三角波生成方案进行了简要描述。
　　其次，论文介绍了光生毫米波技术中常用的光电器件，包括马赫-曾德尔调制器和光电探测器，着重推导了SE-MZM、DE-MZM和DP-MZM的输出光电场的形式，另外简要描述了光纤色散和FWM效应的相关理论。
　　然后，基于MZM和DP-MZM级联实现了一种高倍频因子的倍频方案。利用外调制实现的六倍频和四波混频实现的三倍频，共同实现光学产生18倍频 RF信号。论文中分别对六倍频和十八倍频方案进行了详细的理论分析，之后通过了仿真和实验验证。实验验证表明六倍频方案可以生成频率为16.78GHz的射频信号，光谐波抑制比和射频谐波抑制比均达到20dB，十八倍频方案可以生成频率为24GHz的射频信号，光谐波抑制比和射频谐波抑制比分别达到8dB和16dB。
　　最后，提出了一种通过合理设置 DE-MZM，并利用光纤色散来生成高脉冲重复率的三角波方案。射频信号通过DE-MZM的一臂调制光载波，另一臂空载。仿真显示，该方案可以生成脉冲重复率与参考RF信号频率相同的三角波。该方案结构简单、性价比高。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2光载射频系统概述

1.2.1 原理简介

1.2.2 应用前景

1.2.3 研究现状

1.3光生毫米波技术概述

1.3.1 直接调制技术

1.3.2 光学外差法

1.3.3 光电振荡器

1.3.4 外调制技术

第二章 微波光子学关键器件及相关理论

2.1马赫-曾德尔调制器

2.1.1 单电极MZ调制器

2.1.2 双电级MZ调制器

2.1.3 双平行MZ调制器

2.2光电探测器

2.3光纤色散

2.4四波混频效应

第三章 高倍频因子的倍频方案研究

3.1基于外调制的六倍频方案研究

3.1.1 理论分析

3.1.2 仿真分析

3.1.3 实验验证

3.2基于外调制的新型十八倍频方案研究

3.2.1 理论分析

3.2.2 仿真分析

3.2.3 实验验证

第四章 基于DE-MZM产生三角波研究

4.1理论分析

4.2仿真分析

第五章 结束语

参考文献

致谢

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