基于微波光子学的倍频和变频技术研究

摘要

微波光子学是微波技术和光子技术相结合的一门科学。它使用光学的方法来处理微波信号。光载微波技术（ROF）作为微波光子学的一个分支，将光纤通信的高带宽特性和无线通信的灵活接入特性相结合，能够很好的满足未来通信大容量、灵活接入的要求。本文研究的基于微波光子学的倍频和变频技术是实现 ROF系统的关键技术。基于微波光子学的倍频和变频技术旨在中心节点处，利用混频器，将待变频信号和本振信号混频，产生光载微波信号，通过光纤传播后，在基站经过光电转换，形成倍频或者变频信号，最终通过天线发射。它是将光生微波技术，调制技术，滤波技术，信号传输综合起来考虑的一个综合方案。
　　本文首先详细介绍了光载微波技术和倍频变频技术的基本原理与关键技术，国内外研究现状。然后深入讨论了级联两个MZM的倍频方案，得出了在该方案下，产生以一个八倍频微波信号的一般参数配置条件。并提出了一种两MZM并联，并使用光延迟线的产生四倍频的倍频方案。讨论了MZM消光比和驱动信号强度对倍频性能的影响，得出并联方案比级联方案具有更优越的倍频性能的结果。仿真结果显示，在MZM消光比为20dB且接收光功率为-24.2dBm的一般情况下，也能产生抑制比为18dB的高纯度的四倍频微波信号。在这个四倍频方案的基础上，提出了一种能既能实现上变频也能下变频的变频方案。按照光载微波信号在光纤中的传输方式分为抑制载波双边带和单边带两种方案。在仿真分析中，从传输光纤长度、激光器的线宽、调制器的消光比等参数对变频的性能影响进行了详尽的分析。验证了该变频方案能在10-9的误码率要求下，能进行100km以上距离的传输，具有较好的变频性能。

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第一章 引言

1.1课题背景及研究意义

1.2基于微波光子学的倍频技术

1.2.1基于微波光子学的倍频技术概述

1.2.2倍频技术的国内外研究现状

1.3基于微波光子学的变频技术

1.3.1基于微波光子学的变频技术概述

1.3.2变频技术的国内外研究现状

1.4本文研究内容及结构安排

第二章 双驱动MZM的理论研究

2.1双驱动MZM的理论模型

2.1.1双驱动MZM原理分析

2.1.2基于MZM的强度调制

2.1.3 基于MZM的相位调制

2.2基于MZM的ROF信号产生

2.2.1 双边带调制方式

2.2.2 抑制载波双边带调制方式

2.2.3 单边带调制方式

2.3小结

第三章 基于微波光子学的倍频技术

3.1基于微波光子学的倍频技术的主要指标

3.1.1工作频率和倍频次数

3.1.2倍频效率

3.1.3谐波抑制比

3.2基于两MZM级联的八倍频方案

3.2.1理论分析

3.2.2仿真验证

3.3基于两MZM并联的四倍频方案

3.3.1 理论分析

3.3.2 仿真验证

3.4小结

第四章 基于微波光子学的变频技术

4.1基于微波光子学的变频技术的主要指标

4.1.1变频效率

4.1.2传输距离和误码率

4.2基于四倍频和抑制载波双边带传输的变频方案

4.2.1 理论分析

4.2.2上变频的仿真验证

4.2.3下变频的仿真验证

4.3基于四倍频和单边带传输的变频方案

4.3.1理论分析

4.3.2上变频的仿真验证

4.3.3下变频的仿真验证

4.4小结

第五章 展望和总结

致谢

参考文献