【摘要】：波形信號發(fā)生器與模數轉換器是目前通信、雷達、信息處理設備中必不可少的組件,近年來信號的產生與處理不斷向高頻率、高速率與高精度方向發(fā)展。利用光子技術能很容易的產生高達幾十GHz的波形信號,并且光域的波形信號生成技術能有效避免電域的復雜結構,降低高頻電磁干擾且操作簡單;光子輔助拉伸模數轉換器由于具有十分優(yōu)越的性能,自提出后就一直被人們所關注。這種光域信號處理結構十分巧妙的利用了光纖中特有的色散展寬效應將輸入的信號調制到光脈沖包絡上進行拉伸,光電轉換后就可以得到拉伸后頻域壓縮的信號,此后通過模數轉換器對拉伸后的信號進行采樣與量化,在保持高精度的同時降低了對信號處理設備的速率與帶寬的要求。然而目前眾多的波形信號生成方案難以做到同時輸出多種波形信號和倍頻,對本振信號的頻率要求高;光子時間拉伸模數轉換器把待處理的射頻信號調制到光脈沖包絡上進行拉伸展寬,因此后端需要將拉伸后的射頻信號從光脈沖包絡上解析下來。差分去包絡是一種線性去包絡技術,然而為了保持時間相干性,需要將互補的兩路信號在時間上錯開之后送入同一段光纖中進行傳輸,降低了拉伸倍數。為了解決上述問題,本文從理論分析、仿真討論的角度對微波光子波形信號生成及光子輔助時間拉伸模數轉換器展開研究,詳細內容如下:1.設計了一種多功能波形信號同時生成的方案,該方案充分地利用了兩個調制器調制效率的偏振相關性。本文從理論分析與仿真驗證兩個角度入手對該方案進行研究,結果表明該方案能同時生成三角波、方波、半占空比鋸齒波以及全占空比鋸齒波,而且操作簡便,調諧性好。2.設計了一種新穎的能生成倍頻三角波信號的結構,原理中平衡探測器被用來消除生成的4次諧波,增強生成的2次與6次諧波,使用5GHz的射頻信號作為本振信號進行仿真與實驗,光電轉換后生成10GHz的全占空比的三角波信號,實現了生成二倍頻波形信號的目的。3.結合差分去包絡算法設計了一種時間拉伸模數轉換方案,該方案利用雙偏振調制器的偏振復用性將互補的兩路信號送入同一段光纖中進行傳輸,然后通過偏振分束器將互補的兩路信號分開進行處理,在利用差分去包絡技術的同時,提高了拉伸倍數。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.51
【圖文】：

光信號的相位差是 180 的偶數倍，則兩路光信號功率相加增強，所以我們能夠利用晶體兩端的電場來調節(jié)光信號的功率。圖2.1 調制器的結構馬赫-增德爾調制器（Mach-Zehnder Modulator, MZM）根據射頻輸入端口的數量被分成兩大類。圖2.2 MZM 的兩種基本類型下面從數學原理上分析經過 MZM 后光場強度的變化。假設注入到 MZM 的光信號為： 0expin cE t E jw t(2-2)其中0E 與cw 分別為光載波的電場幅度與角頻率。假設 MZM 中的所有分路器都是理想的，那么在分路器處輸入的光波被一分為二變成完全相同的兩路光信號，進入上下兩個光路中進行傳播的信號可以表示如下：

兩路光信號的相位差為 180 度的奇數倍，則在輸出端疊加的時候功率相消。如果兩路光信號的相位差是 180 的偶數倍，則兩路光信號功率相加增強，所以我們能夠利用晶體兩端的電場來調節(jié)光信號的功率。圖2.1 調制器的結構馬赫-增德爾調制器（Mach-Zehnder Modulator, MZM）根據射頻輸入端口的數量被分成兩大類。

圖2.3 MZM 的功率輸出曲線 中可以得出以下結論：MZM 輸出光場的特性主要由加載，可以利用調節(jié)射頻信號與直流電壓的方式來改變輸出光知，MZM 的輸出功率是外加驅動電壓1 2V V的周期函數與輸入的功率相等，out inP P，那么就稱此時在最大點；當僅達到輸入功率的二分之一， 2out inI I，那么就稱此時，輸出的功率幾乎為 0， 0outI ，那么就稱此時在最小點l 函數公式：22 0 21(2 1)2 1 2 11cos( sin ) ( ) ( ) 2 ( ) cos(2 )1sin( sin ) ( ) 2 ( )sin[(2 1)( ) ( 1) ( )j nn nn nj nn nn nmm mx J x e J x J x nx J x e J x njJ x J x

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 錢阿權;鄒衛(wèi)文;吳龜靈;陳建平;;光子時間拉伸模數轉換系統(tǒng)的多通道化設計與實現[J];中國激光;2015年05期

2 夏楠;陳穎;陳向寧;鄒衛(wèi)文;吳龜靈;陳建平;;光纖非線性效應對光子時間拉伸模數轉換系統(tǒng)性能的影響[J];光學學報;2014年06期

本文編號：2744712