基于二次变频技术的UWB无线电光调制系统的研究

摘要

提高无线通信系统速率，是近几年通信领域的重要研究方面。根据香农定理，在有限信噪比的通信系统中通信速率正比于信道带宽，因此拓宽载波频率是提高通信速率的有效手段。随着无线通信中载波频率越来越高，其空间损耗也越来越大，而电磁辐射对人体的影响尚未确定，因此在高频无线通信系统中采用分布式天线已经成为降低通信辐射的常见技术。在人口密集的区域，如何维护数量庞大的微波天线和基站之间的通信成为一个迫在眉睫的任务，因此光载无线通信系统(Radio over Fiber, RoF)成为未来降低分布式天线系统成本的潜在手段。RoF系统中，微波天线和基站通过光纤连接，省去了高频传输电路的维护，增大了传输距离，提高了安全性。
　　本文主要的工作是设计并完成在3GHz~10GHz超宽带范围接收无线信号的超宽带无线光调制系统，采用的是微波放大电路和电光外调制器结合的方案。研究了两种电光调制器偏置技术的方法，光学方法和电学方法，并对两种不同的光学方法进行了仿真，得到了一些理论结果；同时采用了基于C8051F020混合信号微控制器的偏置控制电路，该控制电路可以对铌酸锂晶体Mach-Zehnder型电光调制器偏置电压实时监控和分级调节，设计并制作了超宽带无线光调制系统中射频前端变频和放大电路，该电路采用了基于二次变频技术的超外差式接收方案，通过对部分器件联合测试验证了方案的可行性。对整个无线接收光调制系统进行了的分离和整体测试，在3GHz~10GHz频段内对射频前端系统的接收灵敏度进行了测试，该系统可以实现对-50dBm至-90dBm无线信号的接收；通过模拟空间传输条件，在发射信号为20dBm和30dBm时整机的工作状态平稳；在实验中本系统可以接收100Hz低频幅度调制信号。

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第一章绪论

1.1引言

1.2光调制技术

1.3 RoF系统中射频信号的发送和接收

1.4本论文的主要研究工作

第二章UWB无线光调制系统设计的理论基础

2.1引言

2.2电光调制器偏置电压的参数分析

2.3调制系统射频前端的参数分析

2.4调制解调

第三章电光调制器偏置技术的研究和偏置电路设计

3.1光学偏置电光调制器的研究

3.2电光调制器电偏置技术的研究

3.3小结

第四章无线电光调制系统前端系统的设计

4.1引言

4.2超外差式接收方案

4.3超外差接收系统的设计原理和设计方案

4.4前端系统中重要元件的设计和仿真

4.5小结

第五章基于二次变频技术的UWB电光调制系统的实验测试

5.1射频前端系统测试

5.2 UWB电光调制系统整机实验系统测试

5.3实验结果与分析

第六章总结

6.1全文工作内容

6.2工作展望

致谢

参考文献

附录

攻硕期间取得的研究成果