【摘要】：融合微波和光波的微波光子技術(shù)可以實現(xiàn)微波信號的高速處理和寬帶傳輸。作為微波光子技術(shù)的主干方向,微波光子鏈路具有大帶寬、小體積、輕重量、低損耗、抗電磁干擾等顯著優(yōu)勢,在民用通信和國防軍事等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。然而,由于微波光子鏈路的非線性特性,尤其在高功率信號注入情況下,非線性作用(如飽和、混頻、倍頻、交調(diào)和互調(diào)等)會使通信傳輸質(zhì)量急劇下降。因此,微波光子鏈路線性度的研究及優(yōu)化具有重要意義。本文首先介紹了微波光子鏈路的發(fā)射端、傳輸鏈路和接收端。在發(fā)射端,根據(jù)調(diào)制方式的不同將微波光子鏈路劃分為直接調(diào)制型和外調(diào)制型,并分別對兩種模式鏈路的發(fā)射端進行數(shù)學(xué)建模從而分析其非線性失真。為比較發(fā)射端非線性失真,在不同的調(diào)制信號下分別介紹相關(guān)性能參數(shù)衡量鏈路線性度,包括鏈路損耗、線性動態(tài)范圍(CDR)、無雜散動態(tài)范圍(SFDR)。然后,開展實驗研究,搭建直接調(diào)制型和外調(diào)制型兩種模式下的微波光子鏈路,采集和分析信號獲得關(guān)鍵性能參數(shù)。通過參數(shù)比較得到以直調(diào)激光器(DML)為核心器件的直接調(diào)制型微波光子鏈路性能優(yōu)于外調(diào)制型;同時通過對直接調(diào)制型微波光子鏈路在10 km光纖傳輸后性能的顯著下降分析,得到其在短距離傳輸中的應(yīng)用優(yōu)勢�？紤]到DML在線寬、啁啾方面的短板,隨即測量兩種模式鏈路的頻率響應(yīng),觀察不同長度光纖帶來的色散影響得到DML的線寬、啁啾會給鏈路帶來復(fù)雜的色散失真現(xiàn)象。綜合分析實驗結(jié)果,直接調(diào)制型短距離微波光子鏈路具有高線性度的優(yōu)勢。最后,基于外調(diào)制型微波光子鏈路的理論分析,利用OptiSystem驗證兩種線性化方法的實現(xiàn)。一種是結(jié)構(gòu)線性化,采用雙平行馬赫增德爾調(diào)制器(DPMZM),通過控制DPMZM的三個直流偏置滿足相關(guān)條件來實現(xiàn)三階交調(diào)失真(IMD3)的抑制:2 MHz激光器線寬的背靠背(BTB)和10 km鏈路的載波干擾比(CIR)分別提高33和14 dB,1 KHz激光器線寬的10 km鏈路的CIR提高20 dB;一種是數(shù)字信號處理(DSP)線性化,采用直接探測和相干探測兩種結(jié)構(gòu)接收信號,通過對鏈路輸出信號進行數(shù)字采集并結(jié)合系統(tǒng)傳輸函數(shù)加以離線處理來實現(xiàn)輸出線性化,得到相干探測在性能上的優(yōu)越性。
【圖文】：

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 32 頁及 Z = 0.8664，對應(yīng)于 V2/ Vπ、V3/ Vπ以及 V1/ Vπ的取值。那么在參數(shù)設(shè)置中，對應(yīng)上支路的 MZM 的直流偏置電壓設(shè)置為 3.4656 V，下支路的直流偏置電壓設(shè)置為 1.28 V，母 MZM 的直流偏置電壓應(yīng)設(shè)置為 3.6V，對應(yīng)于相移器的相移量設(shè)置為 162°。DPMZM的輸出調(diào)制光信號經(jīng)過光纖鏈路，最后進入響應(yīng)度為1A/W 的PD探測得到微波信號，采用頻譜儀觀察信號的功率分布。

圖 4-7 DSP 線性化的鏈路結(jié)構(gòu)如圖 4-8 所示為基于 DSP 線性化的仿真結(jié)果。當(dāng)激光器線寬設(shè)置為 2 MHz，光纖長度為 0（即 BTB 鏈路）時，圖（a）和圖（b）為線性化前、后的微波信號的歸一化功率頻譜情況，CIR 分別為 34 和 66 dB；CIR 提高了 32 dB，即非線性失真得到抑制。加入 10km 光纖，分別考慮激光器線寬為 2MHz 和 1KHz 場景下的線性化效果。當(dāng)激光器線寬為 2 MHz 時，圖（c）和圖（d）為線性化前、后的微波信號的歸一化功率頻譜情況，，CIR 分別為 35 和 45dB；CIR 提高了 10dB，即非線性失真得到抑制。當(dāng)激光器線寬為 1KHz 時，圖（e）和圖（f）為線性化前、后的微波信號的歸一化功率頻譜情況，CIR 分別為 35 和 45dB；CIR 提高了 10dB，即非線性失真得到抑制。如圖 4-8 所示，激光器線寬 2 MHz 的 10 km 鏈路中的信噪比約為 55 dB，激光器線寬 1 KHz 的 10km 鏈路中的信噪比約為 90 dB。比較得到，光纖不但帶來鏈路損耗，而且光纖的色散、非線性等效應(yīng)會加大鏈路噪底，同時激光器線寬的增大也會使鏈路噪底增大。進一步分析，比較激光器線寬 2 MHz 的 BTB 鏈路和 10 km 鏈路的 CIR 提高量可得知，光纖對非線性失真的抑制效果也是有所影響的。根據(jù)上述的理論推導(dǎo)與仿真分析可知，利用 DSP 進行后補償，雖然增加了 ADC 的
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN015

【參考文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 崔巖;寬帶大動態(tài)模擬光鏈路性能分析與關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2014年

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本文編號：2700086