【摘要】：微波光子學(xué)將微波學(xué)、光子學(xué)、光電子學(xué)以及射頻工程匯集在一起,成為一個全新的技術(shù)領(lǐng)域,為蜂窩、無線、衛(wèi)星寬帶通信,分布式天線系統(tǒng),成像及雷達等軍用和民用領(lǐng)域的發(fā)展打開了一扇充滿希望的大門。其研究范圍包括微波光子發(fā)生器、高頻光電子器件、光子信號處理技術(shù)、光載無線(RoF)系統(tǒng)等。本文在國家自然科學(xué)基金重點和面上項目的資助下,針對微波光子發(fā)生器和相應(yīng)的RoF系統(tǒng),開展了一系列較為深入的理論、仿真及實驗研究,取得的主要創(chuàng)新成果如下:1、提出并實驗驗證了一種基于改進型前向調(diào)制(IFFM)技術(shù)八倍頻毫米波光子發(fā)生結(jié)構(gòu),可在非相干雙光源結(jié)構(gòu)下,獲得頻率穩(wěn)定的八倍頻毫米波信號。同時提出并實驗驗證了一種中心邊帶鎖定技術(shù),將該技術(shù)與IFFM技術(shù)相融合,可大幅改善發(fā)生器頻率調(diào)諧特性,生成信號頻率涉及微波、毫米波以及太赫茲波段,這對提升該毫米波光子發(fā)生器的適用范圍十分有益。2、提出并研究了兩種基于IFFM技術(shù)更高倍頻毫米波光子發(fā)生結(jié)構(gòu),可在非相干雙光源結(jié)構(gòu)下,分別實現(xiàn)頻率穩(wěn)定十六倍頻與三十二倍頻毫米波信號生成。對比兩種方案,發(fā)現(xiàn)IFFM技術(shù)中,載波抑制(OCS)調(diào)制過程倍頻因子提升與方案整體倍頻因子的提升有正相關(guān)性,提升方案整體倍頻因子,僅需提升OCS調(diào)制過程的倍頻因子即可實現(xiàn);同時,通過改變OCS調(diào)制過程倍頻因子,導(dǎo)致的方案整體倍頻因子的變化,并未改變IFFM技術(shù)的基本特性。倍頻因子的提升,對毫米波光子發(fā)生器最大輸出頻率、可調(diào)諧范圍、性價比等指標(biāo),均產(chǎn)生積極的影響。3、提出并研究了一種抗傳輸功率抖動高倍頻因子微波光子發(fā)生器結(jié)構(gòu),可實現(xiàn)抗傳輸功率抖動二十倍頻射頻信號生成。借助方案高倍頻因子以及抗傳輸功率抖動特性,可有效降低RoF系統(tǒng)器件成本、信號傳輸功率代價,并提升信號接收靈敏度,這對于提升RoF系統(tǒng)穩(wěn)定性、靈敏性以及性價比十分有益。4、提出并研究了一種抗傳輸功率抖動高倍頻因子生成信號頻率可調(diào)諧微波光子發(fā)生器結(jié)構(gòu),可實現(xiàn)抗傳輸功率抖動、頻率可調(diào)諧、三十六倍射頻信號生成。借助方案高倍頻因子、抗傳輸功率抖動、生成頻率可調(diào)諧特性,可使RoF系統(tǒng)在較低的器件成本下,實現(xiàn)100GHz以上頻段通信;在不改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下進行信號變換,同時具備較低的傳輸功率代價,這對于提升RoF系統(tǒng)穩(wěn)定性、靈活性、廣適性、保密性以及性價比十分有益。5、提出并實驗驗證了 一種四倍頻矩形光學(xué)頻率梳(ROFC)奈奎斯特脈沖光子發(fā)生器結(jié)構(gòu),可實現(xiàn)低調(diào)制指數(shù)四倍頻ROFC生成,并成功將其轉(zhuǎn)化為重復(fù)頻率四倍于本振頻率的奈奎斯特脈沖。該方案不僅為利用低速組件獲取高速信號提供了良好的解決方案,同時受益于無內(nèi)置濾波器件,因此所生成脈沖具備重復(fù)頻率調(diào)諧特性,這對降低發(fā)生器成本和復(fù)雜性并提升其適用范圍是十分有益的。6、提出并研究了一種倍頻因子可調(diào)諧多功能微波光子發(fā)生器結(jié)構(gòu),可實現(xiàn)對光邊帶之間相對功率關(guān)系的精確控制,從而使微波光子發(fā)生器具備倍頻因子可調(diào)諧特性,可在內(nèi)置調(diào)制器調(diào)制指數(shù)不變的情況下,實現(xiàn)二倍頻射頻信號生成與六倍頻射頻信號生成之間的轉(zhuǎn)換。受益于發(fā)生器多功能特性,基于該發(fā)生器的RoF系統(tǒng),可在本振源信號頻率不變的情況下,實現(xiàn)數(shù)據(jù)在兩個不同頻段切換傳輸,這對于RoF系統(tǒng)安全性能的提升以及適用范圍的拓展十分有益。7、提出并研究了一種多功能微波/脈沖光子發(fā)生器結(jié)構(gòu),可實現(xiàn)三倍頻射頻信號與奈奎斯特脈沖生成。該方案為研究多功能微波光子發(fā)生器提供了一個新的方向,基于該方案的發(fā)生器成為真正意義上的微波/脈沖光子發(fā)生器。受益于無內(nèi)置濾波器件,發(fā)生器所生成微波信號具備頻率可調(diào)諧特性,所生成奈奎斯特脈沖具備重復(fù)頻率可調(diào)諧特性,這些特性有助于進一步拓展微波/脈沖光子發(fā)生器適用范圍,從而提升其性價比。
【圖文】：

切實意義的［１９］。逡逑前，ＲｏＦ技術(shù)中依然存在很多地方需要進一步完善與研究，包括信光子發(fā)生器的研究、數(shù)據(jù)調(diào)制過程中各種制式編碼的研宄、傳輸過色散所至射頻功率衰落問題的研究、接收端光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的研宄、線的研宄以及用戶端數(shù)據(jù)解調(diào)方式的研宄等。鑒于此，本文在國家重點和面上項目的資助下，針對微波光子發(fā)生器和相應(yīng)ＲｏＦ系統(tǒng)，較為深入的理論、仿真及實驗研究。逡逑章１．２節(jié)對ＲｏＦ技術(shù)結(jié)構(gòu)、原理、優(yōu)勢及應(yīng)用進行了簡單梳理；１．３具體研宄內(nèi)容，對所涉及領(lǐng)域研宄進展進行跟蹤；最后，１．４節(jié)對本排進行了簡要介紹。逡逑ＲｏＦ技術(shù)概述逡逑ＲｏＦ技術(shù)的提出逡逑

圖１－２邋ＲｏＦ系統(tǒng)原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ａ邋ＲｏＦ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑一個典型的ＲｏＦ系統(tǒng)如圖１－１所示。該系統(tǒng)主要包括中心站（ＣＳ）、光傳輸網(wǎng)逡逑絡(luò)、基站（ＢＳ）、無線傳輸網(wǎng)絡(luò)以及用戶終端五大部分，可以看到，一個完整Ｒ0Ｆ逡逑系統(tǒng)是由以光纖鏈路為主的有線傳輸部分以及以大氣為傳播媒介的無線傳輸部分逡逑共同構(gòu)成的。圖１－２具體演示了邋ＲｏＦ系統(tǒng)工作原理，ＣＳ作為系統(tǒng)核心，主要職能逡逑為射頻信號調(diào)制與解調(diào)工作，，對于下行鏈路而言，射頻電信號首先通過電光轉(zhuǎn)換逡逑加載至光載波上，然后通過光纖鏈路由ＣＳ到達ＢＳ，在ＢＳ通過光電轉(zhuǎn)換過程使射逡逑頻信號得到恢復(fù)，恢復(fù)后的射頻信號經(jīng)過整形、放大等過程，經(jīng)由天線進入無線逡逑網(wǎng)絡(luò)，最終到達用戶終端；上行鏈路則恰好相反，移動終端所發(fā)生的信號首先通逡逑過無線網(wǎng)絡(luò)到達ＢＳ，在ＢＳ經(jīng)過整形、放大等過程后，通過電光轉(zhuǎn)換，將信號加逡逑載至光載波上
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN015

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 池灝;章獻民;沈林放;;單極型馬赫-曾德爾調(diào)制器的互調(diào)失真分析[J];光學(xué)學(xué)報;2006年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張嬋;基于多載波發(fā)生器的ROF系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2016年

2 李晶;微波光子發(fā)生器與可調(diào)OCSR光單邊帶調(diào)制技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2013年

本文編號：2595682