高保真微波光子鏈路模塊化研究
發(fā)布時間：2021-02-03 17:46
微波光子學是將微波射頻技術與光子學技術結合起來的一門新型學科,在光域完成電信號的處理,包括信號的生成、傳輸、混頻、濾波等。微波光子鏈路具有通信容量大、傳輸損耗小、體積小、重量輕和抗電磁干擾等優(yōu)點,在衛(wèi)星通信、雷達、電子戰(zhàn)和有線電視等領域具有廣闊的應用前景。本文主要研究微波光子鏈路的模塊化設計,分析測試光模塊的主要性能參數(shù)及通信數(shù)據(jù)傳輸速率,優(yōu)化光鏈路傳輸性能,設計制作高性能的微波光子鏈路收發(fā)模塊。本文首先介紹了微波光子鏈路的研究背景、應用領域以及國內外研究現(xiàn)狀,分析對比直接調制微波光子鏈路和外調制微波光子鏈路的系統(tǒng)組成原理,結合課題需要,選擇直調光鏈路作為本文研究重點,分析其主要性能參數(shù)的影響因素,并基于同軸型直調DFB激光器和同軸型光電探測器設計制作了一款工作頻率為1GHz6GHz的超寬帶微波光子鏈路收發(fā)模塊,并對光收發(fā)模塊進行了性能測試和通信應用測試。光模塊性能測試結果表明,本文所設計的光模塊在整個帶寬內增益平坦度為±7.5dB,2.4GHz頻段輸入1dB壓縮點為6.9dBm,壓縮動態(tài)范圍為144dBc/Hz,無雜散動態(tài)范圍為105dBc/Hz,噪聲系數(shù)為39...
【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：78 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
鏈路增益與頻率響應的關系
（2-14）（2-15）可以看出，除了熱噪聲外，RIN 噪聲和散粒噪聲都和探測器平均接收光功率有關，假設光電探測器響應度 0.85A/W，負載阻抗為50 ，RIN 為-150dBc/Hz，圖2.5給出常溫下1Hz系統(tǒng)帶寬三種噪聲以及總噪聲隨探測器接收光功率變化的關系。圖2.5 系統(tǒng)噪聲與探測器接收光功率的關系由圖 2.5 可以看出，熱噪聲是與接收光功率無關的變量，散粒噪聲與 RIN 噪聲均與探測器的接收光功率成正比，且 RIN 噪聲相比散粒噪聲變化較快。探測器接收光功率較小時，鏈路總噪聲受限于系統(tǒng)熱噪聲，隨著探測器接收光功率的增加，RIN 噪聲迅速增大，鏈路總噪聲的變化率逐漸接近于 RIN 噪聲，鏈路總噪聲逐漸受限于 RIN噪聲。一般探測器的接收光功率在 0~10dBm 左右，從圖 2.5 看出，在此范圍內鏈路噪聲主要受RIN噪聲影響
沿用 2.1 小節(jié)的增益頻響分析時激光器和探測器的基本參數(shù)，得到噪聲系數(shù)與系統(tǒng)頻響的關系如圖 2.6 所示。圖2.6 噪聲系數(shù)與頻率的關系由圖 2.6 可以看出，微波光子鏈路的噪聲系數(shù)隨輸入信號頻率的增加而增大，輸入信號頻率低于 1GHz 時，噪聲系數(shù)小于 17dB。為了使得噪聲系數(shù)盡量小，需要選擇斜線效率比較大的激光器，減小光鏈路傳輸損耗、降低激光器的 RIN 噪聲等。同時，減小激光器輸出光功率也可以減小鏈路噪聲，但同時會影響鏈路的動態(tài)范圍。除了上述提到的措施外，調節(jié)鏈路的阻抗匹配、采用 BPD 探測技術等都能有效降低系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。2.4 動態(tài)范圍微波光子鏈路的動態(tài)范圍顯示了鏈路無失真?zhèn)鬏斝盘柕哪芰�，通常由鏈路的非線性以及噪聲水平決定。動態(tài)范圍[26]的定義主要分為兩種
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種寬帶直調RoF鏈路的模塊化設計[J]. 陳國帥,楊艷鋒,謝嘉威,蔣高健,鄭銳. 光通信技術. 2017(06)
[2]一種緊湊微帶增益均衡器的仿真和設計[J]. 李光. 現(xiàn)代雷達. 2016(06)
[3]10MHz～4GHz超寬帶微波光電子系統(tǒng)設計[J]. 吳仕喜,雷振亞,陳晉吉,王瑞華. 微波學報. 2012(S3)
[4]探測器非線性對微波光子鏈路性能的影響[J]. 洪俊,楊春,崇毓華,李向華. 光電子.激光. 2011(08)
[5]靈敏度與誤碼率關系分析及其快速測試[J]. 朱夢霞,樊志剛,梁國濤. 光通信研究. 2010(06)
[6]寬帶信道增益平坦度仿真設計[J]. 閆鴻. 電訊技術. 2010(08)
[7]微波光鏈路的噪聲系數(shù)分析[J]. 金麗麗,陳福深,陳吉欣. 激光與光電子學進展. 2009(11)
[8]RoF技術分析及其應用[J]. 黃嘉明,陳舜兒,劉偉平,黃紅斌. 光纖與電纜及其應用技術. 2007(02)
[9]光纖CATV系統(tǒng)中DFB激光器的非線性失真及補償[J]. 王輝,陳德華,楊祥林. 東南大學學報. 1999(04)
[10]半導體激光器輸出功率的線性特性研究[J]. 吳正茂,陳建國,夏光瓊,盧玉村. 光子學報. 1996(01)
博士論文
[1]大動態(tài)范圍微波光子鏈路的研究[D]. 李向華.東南大學 2015
碩士論文
[1]基于直接調制DFB激光器的RoF鏈路收發(fā)模塊研究[D]. 方磊.大連理工大學 2013
[2]毫米波增益均衡器[D]. 王歡.電子科技大學 2013
[3]基于VCSEL的ROF鏈路收發(fā)模塊研究[D]. 王震宇.浙江大學 2011
本文編號：3016915
【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：78 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
鏈路增益與頻率響應的關系
（2-14）（2-15）可以看出，除了熱噪聲外，RIN 噪聲和散粒噪聲都和探測器平均接收光功率有關，假設光電探測器響應度 0.85A/W，負載阻抗為50 ，RIN 為-150dBc/Hz，圖2.5給出常溫下1Hz系統(tǒng)帶寬三種噪聲以及總噪聲隨探測器接收光功率變化的關系。圖2.5 系統(tǒng)噪聲與探測器接收光功率的關系由圖 2.5 可以看出，熱噪聲是與接收光功率無關的變量，散粒噪聲與 RIN 噪聲均與探測器的接收光功率成正比，且 RIN 噪聲相比散粒噪聲變化較快。探測器接收光功率較小時，鏈路總噪聲受限于系統(tǒng)熱噪聲，隨著探測器接收光功率的增加，RIN 噪聲迅速增大，鏈路總噪聲的變化率逐漸接近于 RIN 噪聲，鏈路總噪聲逐漸受限于 RIN噪聲。一般探測器的接收光功率在 0~10dBm 左右，從圖 2.5 看出，在此范圍內鏈路噪聲主要受RIN噪聲影響
沿用 2.1 小節(jié)的增益頻響分析時激光器和探測器的基本參數(shù)，得到噪聲系數(shù)與系統(tǒng)頻響的關系如圖 2.6 所示。圖2.6 噪聲系數(shù)與頻率的關系由圖 2.6 可以看出，微波光子鏈路的噪聲系數(shù)隨輸入信號頻率的增加而增大，輸入信號頻率低于 1GHz 時，噪聲系數(shù)小于 17dB。為了使得噪聲系數(shù)盡量小，需要選擇斜線效率比較大的激光器，減小光鏈路傳輸損耗、降低激光器的 RIN 噪聲等。同時，減小激光器輸出光功率也可以減小鏈路噪聲，但同時會影響鏈路的動態(tài)范圍。除了上述提到的措施外，調節(jié)鏈路的阻抗匹配、采用 BPD 探測技術等都能有效降低系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。2.4 動態(tài)范圍微波光子鏈路的動態(tài)范圍顯示了鏈路無失真?zhèn)鬏斝盘柕哪芰�，通常由鏈路的非線性以及噪聲水平決定。動態(tài)范圍[26]的定義主要分為兩種
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種寬帶直調RoF鏈路的模塊化設計[J]. 陳國帥,楊艷鋒,謝嘉威,蔣高健,鄭銳. 光通信技術. 2017(06)
[2]一種緊湊微帶增益均衡器的仿真和設計[J]. 李光. 現(xiàn)代雷達. 2016(06)
[3]10MHz～4GHz超寬帶微波光電子系統(tǒng)設計[J]. 吳仕喜,雷振亞,陳晉吉,王瑞華. 微波學報. 2012(S3)
[4]探測器非線性對微波光子鏈路性能的影響[J]. 洪俊,楊春,崇毓華,李向華. 光電子.激光. 2011(08)
[5]靈敏度與誤碼率關系分析及其快速測試[J]. 朱夢霞,樊志剛,梁國濤. 光通信研究. 2010(06)
[6]寬帶信道增益平坦度仿真設計[J]. 閆鴻. 電訊技術. 2010(08)
[7]微波光鏈路的噪聲系數(shù)分析[J]. 金麗麗,陳福深,陳吉欣. 激光與光電子學進展. 2009(11)
[8]RoF技術分析及其應用[J]. 黃嘉明,陳舜兒,劉偉平,黃紅斌. 光纖與電纜及其應用技術. 2007(02)
[9]光纖CATV系統(tǒng)中DFB激光器的非線性失真及補償[J]. 王輝,陳德華,楊祥林. 東南大學學報. 1999(04)
[10]半導體激光器輸出功率的線性特性研究[J]. 吳正茂,陳建國,夏光瓊,盧玉村. 光子學報. 1996(01)
博士論文
[1]大動態(tài)范圍微波光子鏈路的研究[D]. 李向華.東南大學 2015
碩士論文
[1]基于直接調制DFB激光器的RoF鏈路收發(fā)模塊研究[D]. 方磊.大連理工大學 2013
[2]毫米波增益均衡器[D]. 王歡.電子科技大學 2013
[3]基于VCSEL的ROF鏈路收發(fā)模塊研究[D]. 王震宇.浙江大學 2011
本文編號：3016915
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