本文選題：光學(xué)模數(shù)轉(zhuǎn)換 + M-Z調(diào)制器��； 參考：《西華師范大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：光學(xué)模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高速模擬信號數(shù)字化,突破傳統(tǒng)電ADC電子瓶頸最有前景的技術(shù)。光學(xué)模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)在轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換精度、安全性、抗干擾等性能方面都最具競爭力。它對現(xiàn)代通信意義重大。自1975年Taylor提出光相位編碼模數(shù)轉(zhuǎn)換概念以來,全世界已經(jīng)進(jìn)行了40多年的研究,提出了許多新方案和方法,光學(xué)ADC的研究仍然是一個(gè)世界性的挑戰(zhàn)。無論是關(guān)鍵器件,關(guān)鍵技術(shù)還是整體構(gòu)架,都還沒有取得突破性進(jìn)展。在了解國內(nèi)外研究動態(tài)的基礎(chǔ)之上,本文研究并提出了一種新的模數(shù)轉(zhuǎn)換方案,解決了Taylor光學(xué)ADC方案采樣頻率和量化精度相互限制的不足。首先,對Taylor方案及其改進(jìn)方案進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)這些方案均未能突破采樣速率和量化精度的相互限制,從而帶來需要工作電壓過高的不足。針對這些問題,本文提出基于光學(xué)倍頻的模數(shù)轉(zhuǎn)換方案。該方案利用M-Z的非線性調(diào)制產(chǎn)生調(diào)制信號的各階諧波,并提取特定諧波構(gòu)成相位編碼陣列,解決了Taylor光學(xué)ADC方案中由于調(diào)制電極呈2n加倍而引起渡越時(shí)間限制采樣速率和量化精度的不足,簡化了模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)前端電路系統(tǒng)。其次,研究了用于光學(xué)倍頻的模數(shù)轉(zhuǎn)換方案的倍頻諧波信號產(chǎn)生和獲取方法。本文理論分析和研究了各種無濾波器的1、2、4、8倍頻技術(shù),提出了一種雙平行M-Z調(diào)制器再并聯(lián)一個(gè)單臂M-Z調(diào)制器的產(chǎn)生16倍頻方案,并用仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。第三,聯(lián)合OptiSystem和MATLAB搭建了倍頻信號產(chǎn)生仿真系統(tǒng)和基于倍頻方法的光學(xué)模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠支持帶寬19 GHz的射頻信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換,有效位數(shù)5 bits,量化等級擴(kuò)展至32個(gè)。最高位的采樣速率達(dá)到304 Gs/s。仿真結(jié)果表明,本文提出的基于光學(xué)倍頻的模數(shù)轉(zhuǎn)換方案是可行的。
[Abstract]:Optical analog-to-digital conversion technology is the most promising technology to realize high-speed analog signal digitization and break through the traditional electronic bottleneck of ADC. Optical A-D conversion technology is most competitive in conversion speed, conversion accuracy, security, anti-jamming and so on. It is of great significance to modern communication. Since Taylor put forward the concept of optical phase coding A / D conversion in 1975, more than 40 years of research has been carried out in the world, and many new schemes and methods have been put forward. The study of optical ADC is still a worldwide challenge. No breakthrough has been made in key devices, key technologies or overall architecture. On the basis of understanding the research trends at home and abroad, this paper studies and proposes a new analog-to-digital conversion scheme, which solves the limitation of sampling frequency and quantization accuracy of Taylor optical ADC scheme. Firstly, the Taylor scheme and its improvement are studied. It is found that none of these schemes can break through the mutual limitation of sampling rate and quantization precision, which leads to the shortage of high working voltage. To solve these problems, this paper proposes an A / D conversion scheme based on optical frequency doubling. In this scheme, the nonlinear modulation of M-Z is used to generate the harmonics of the modulated signal, and the specific harmonics are extracted to form the phase-coded array. The limitation of sampling rate and quantization accuracy caused by the transition time limit in Taylor optical ADC scheme is solved because the modulation electrode is doubled by 2n, and the front-end circuit system of A / D conversion system is simplified. Secondly, the generation and acquisition method of harmonic signal of A / D conversion scheme for optical frequency doubling is studied. In this paper, we theoretically analyze and study the frequency doubling technique of 1kW / 2 / 4 / 8 without filter, and propose a scheme of generating 16 times frequency of double parallel M-Z modulator and a single arm M-Z modulator in parallel, which is verified by simulation experiment. Thirdly, combining OptiSystem and MATLAB, a frequency doubling signal generation simulation system and an optical A / D conversion system based on frequency doubling method are built. The system can support analog to digital conversion of radio frequency signal with bandwidth of 19 GHz. The effective bit number is 5 bits and the quantization level is expanded to 32 bits. The sampling rate of the highest bit is 304 Gs / s. The simulation results show that the proposed A / D conversion scheme based on optical doubling is feasible.
【學(xué)位授予單位】：西華師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN792

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 鄧剛;張謙述;;基于M-Z調(diào)制器的光學(xué)反饋網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合模擬[J];中國新通信;2016年21期

2 張謙述;陸曉燕;張尚劍;劉永;戴基智;;偏置M-Z調(diào)制器構(gòu)建2-bits電光模數(shù)轉(zhuǎn)換相位編碼方法的分析與模擬[J];應(yīng)用光學(xué);2016年04期

3 商建明;王道斌;劉延君;元麗華;雷景麗;李曉曉;侯尚林;;基于外調(diào)制器的可控八倍頻光載毫米波生成技術(shù)研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2014年05期

4 張謙述;;用偏置M-Z調(diào)制器產(chǎn)生微波倍頻信號的研究[J];西華師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年02期

5 穆海寶;張冠軍;鄭楠;田中康寬;;Pockels效應(yīng)表面電荷測量中電荷反演算法的研究[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2011年13期

6 張尚劍;張謙述;李和平;劉永智;劉永;;基于半導(dǎo)體光放大器非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的全光采樣(英文)[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);2008年06期

7 張謙述,楊亞培,戴基智,張曉霞;電光模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究進(jìn)展[J];光電子技術(shù);2004年04期

8 洪佩智，馬少杰，，侯韶華，李麗娜，于榮金;光波導(dǎo)Fabry—Perot型電光模數(shù)轉(zhuǎn)換器[J];光電子·激光;1995年05期

9 赫光生,劉盾,劉頌豪;光頻普克爾斯(Pockels)效應(yīng)及實(shí)現(xiàn)條件[J];量子電子學(xué);1986年02期

相關(guān)會議論文 前1條

1 馮慧婷;高繁榮;蔡亮;鄒暉;胡毅;;MZ調(diào)制器偏壓控制的研究[A];中國通信學(xué)會第六屆學(xué)術(shù)年會論文集（下）[C];2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 史培明;基于MZ集成調(diào)制器無光濾波產(chǎn)生高質(zhì)量毫米波信號的研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

2 張謙述;微波信號光學(xué)模數(shù)轉(zhuǎn)換方法的研究[D];電子科技大學(xué);2010年

3 吳慶偉;全光模數(shù)轉(zhuǎn)換若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];清華大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 李勝男;高精度全光量化方法研究[D];電子科技大學(xué);2012年

2 李麗國;光外差測量在無損探傷中的應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2006年

3 張謙述;LiNbO_3波導(dǎo)電光A/D轉(zhuǎn)換器技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2005年

本文編號：1873660