發(fā)布時間：2019-02-24 13:53

【摘要】：當(dāng)今數(shù)字信號處理技術(shù)已有長足的進(jìn)步,相比之下,模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展相對遲緩,逐漸難以與之匹配。傳統(tǒng)的電子模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)由于其采樣時間抖動和比較器模糊等瓶頸,難以更進(jìn)一步,人們把視野放在了新型的光電混合模數(shù)轉(zhuǎn)換器上。時間拉伸式光電模數(shù)轉(zhuǎn)換器旨在利用待處理模擬電信號在光域內(nèi)的特殊性質(zhì)對其進(jìn)行預(yù)處理,以實(shí)現(xiàn)使用低速電子模數(shù)轉(zhuǎn)換器對高速模擬信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的目的。具體地說,首先利用光脈沖在光纖傳輸中的色散展寬原理,將光脈沖展寬到一定寬度,使得能夠?qū)⒋幚砟M電信號強(qiáng)度調(diào)制于其上,再使用另一段光纖繼續(xù)使其色散展寬,則調(diào)制于其上的模擬電信號隨之一同被拉伸,隨后將此光域信號轉(zhuǎn)換到電域,便可得到待處理信號的“降頻”輸出,進(jìn)而成倍增強(qiáng)了現(xiàn)有電子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的有效采樣速率。本文的數(shù)學(xué)推導(dǎo)描述了時間拉伸模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)具有的光脈沖包絡(luò)去除、功率代價等困難,據(jù)此給出了上述問題的解決方案;并進(jìn)行了數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)以模擬該類模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作過程,首次根據(jù)數(shù)值仿真分析光纖非線性效應(yīng)對系統(tǒng)的影響以及通過冗余信號實(shí)現(xiàn)在線自適應(yīng)矯正等問題,分析結(jié)果將用于指導(dǎo)實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。為解決該系統(tǒng)中功率代價的問題,本文創(chuàng)新性地提出一種在使用單邊帶調(diào)制的基礎(chǔ)上的相位矯正方法,以同時保持信號的輸出功率以及相位特性,數(shù)值仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。由于脈沖交疊的原因,單通道該類模數(shù)轉(zhuǎn)換器僅能用于處理時間離散信號,而要處理時間連續(xù)信號,需引入并行多通道處理。因此從器件使用上看,并行多通道時間拉伸模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)相當(dāng)于使用多個低采樣速率的電子模數(shù)轉(zhuǎn)換器來構(gòu)成一個高采樣速率的模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。本文通過系統(tǒng)設(shè)計(jì),在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了該類模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功能。首先,設(shè)計(jì)一個單通道的10倍時間拉伸系統(tǒng),并得到無光脈沖包絡(luò)的輸出結(jié)果。進(jìn)一步地,設(shè)計(jì)一個并行多通道的4倍時間拉伸系統(tǒng),完成該系統(tǒng)的搭建,得到了無縫拼接的光載波,可對時間連續(xù)信號做處理;并相應(yīng)得到和分析了各個通道的時間拉伸信號輸出。
[Abstract]:Nowadays, digital signal processing technology has made great progress, in contrast, the development of analog-to-digital conversion technology is relatively slow, and it is gradually difficult to match it. Because of the bottleneck of sampling time jitter and comparator blur, the traditional electronic analog-to-digital conversion technology is difficult to go further, so people put the field of vision on the new optoelectronic hybrid A / D converter. The purpose of the time-stretched photoelectric A / D converter is to preprocess it by using the special properties of the analog signal to be processed in the optical domain, so as to realize the purpose of using the low speed electronic analog converter to convert the analog signal at high speed. Specifically, first of all, by using the principle of dispersion broadening of optical pulse in optical fiber transmission, the optical pulse is broadened to a certain width so that the intensity of the analog electrical signal to be processed can be modulated on it, and then another section of optical fiber is used to continue to widen its dispersion. Then the analog signal modulated on the signal is stretched together, and then the optical domain signal is converted to the electric domain, and the output of the signal to be processed can be obtained, which multiplies the effective sampling rate of the existing electronic analog-to-digital converter. The mathematical derivation of this paper describes the difficulties of optical pulse envelope removal and power cost in time stretching A / D conversion technology. Based on this, the solutions to the above problems are given. Numerical simulation experiments are carried out to simulate the working process of this kind of analog-to-digital converters. According to the numerical simulation, the influence of nonlinear effect of optical fiber on the system and the on-line adaptive correction by redundant signals are analyzed for the first time. The analysis results will be used to guide the design and implementation of the actual system. In order to solve the problem of power cost in this system, a phase correction method based on single sideband modulation (SSB) is proposed in this paper to maintain the output power and phase characteristics of the signal simultaneously. The effectiveness of the method is verified by numerical simulation. Because of the overlapping of pulses, the single-channel analog-to-digital converters can only be used to process discrete time signals, but parallel multi-channel processing is needed to process the time-continuous signals. Therefore, from the point of view of device usage, parallel multi-channel time-stretched analog-to-digital conversion technology is equivalent to using multiple electronic analog-to-digital converters with low sampling rate to construct a high sampling rate analog-to-digital conversion system. Through the system design, the function of this kind of A / D converter is realized experimentally. First, a 10 times time stretching system with a single channel is designed, and the output results of the envelope are obtained. Furthermore, a parallel multichannel 4 times time stretching system is designed, and the system is constructed, and a seamless optical carrier is obtained, which can process the time continuous signal. The time stretch signal output of each channel is obtained and analyzed accordingly.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN792

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本文編號：2429603