【摘要】：隨著通信技術(shù)的發(fā)展,用戶對通信業(yè)務(wù)移動化和寬帶化的需求日益增強(qiáng)。光載無線通信(ROF)作為一門新興的寬帶接入技術(shù),滿足了通信系統(tǒng)大容量和移動化的要求。毫米波作為ROF系統(tǒng)的發(fā)射源和本振源,其性能和生成方法對ROF系統(tǒng)至關(guān)重要。目前主要使用光學(xué)方法生成毫米波,相比具有大相位噪聲的電子學(xué)方法,光子學(xué)方法有很大的優(yōu)勢,但同時也有不足。本文針對毫米波光學(xué)生成技術(shù)展開研究,在二次外差法的基礎(chǔ)上,提出了一種基于雙波長激光器產(chǎn)生毫米波的方案,并對影響該方案的因素做了理論和仿真分析,其中包括系統(tǒng)相位噪聲、激光器線寬及光纖色散等因素。本文的研究工作主要體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)首先介紹了研究課題的背景意義。重點介紹了 ROF技術(shù),包括ROF系統(tǒng)原理、結(jié)構(gòu)分類及系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢,并分析了 ROF技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。(2)介紹了毫米波及毫米波通信,包括毫米波傳播方式及毫米波通信的優(yōu)勢。分析了目前已有的光生毫米波的原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu),包括直接強(qiáng)度調(diào)制、外部調(diào)制技術(shù)、上變頻技術(shù)和光外差技術(shù)等,并分析了各種技術(shù)的優(yōu)勢和不足。(3)在二次外差法的基礎(chǔ)上,提出了一種基于雙波長激光器產(chǎn)生毫米波的方案。詳細(xì)介紹了方案中應(yīng)用到的光學(xué)器件的結(jié)構(gòu)原理和數(shù)學(xué)模型,包括馬赫曾德爾調(diào)制器(雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器)、光電檢測器和光纖布拉格光柵。給出了該方案的系統(tǒng)原理圖,并對該方案進(jìn)行了理論分析,得到了八倍頻于本振信號的毫米波,并通過光學(xué)仿真軟件OptiSystem對該系統(tǒng)進(jìn)行仿真,得到了 60GHz的毫米波,通過仿真分析驗證了該方案的可行性。(4)對影響本方案系統(tǒng)性能的因素進(jìn)行了探討,包括系統(tǒng)相位噪聲、光纖色散及激光器線寬。通過理論分析,得到了產(chǎn)生毫米波功率代價與光纖長度、毫米波功率代價與激光器線寬關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。并通過Matlab仿真,得出了毫米波功率代價隨著光纖色散的增大、激光器線寬的增加而增大的結(jié)論。并通過OptiSystem仿真,得到了不同激光器線寬條件下系統(tǒng)的眼圖及誤碼率,進(jìn)一步說明了激光器線寬對系統(tǒng)性能的影響。通過理論分析建立數(shù)學(xué)模型,得出理想狀態(tài)下該方案生成的毫米波信號不受相位噪聲的影響的結(jié)論,并通過OptiSystem10.0中仿真分析,在60GHz頻率處解調(diào)出原始基帶信號,證實了產(chǎn)生的60GHz毫米波的性能未受到相位噪聲的影響。(5)總結(jié)分析了本文中基于雙波長激光器及基于二次外差法產(chǎn)生毫米波方案的優(yōu)勢和不足,并給出了今后工作研究的建議。
[Abstract]:With the development of communication technology, the demand for mobile and broadband communication services is increasing day by day. As a new broadband access technology, optical-borne wireless communication (ROF) meets the requirements of large capacity and mobility of communication systems. Millimeter wave is the source and local source of ROF system. Its performance and generation method are very important to ROF system. At present, optical method is mainly used to generate millimeter wave. Compared with the electronic method with large phase noise, photonics method has great advantages, but it also has some disadvantages at the same time. Based on the secondary heterodyne method, a scheme of millimeter wave generation based on dual-wavelength laser is proposed in this paper, and the factors affecting the scheme are analyzed theoretically and simulated. These factors include system phase noise, laser linewidth and fiber dispersion. The research work of this paper is mainly reflected in the following aspects: (1) first, the background significance of the research topic is introduced. This paper focuses on the introduction of ROF technology, including ROF system principle, structure classification and system technical advantages, and analyzes the application status of ROF technology. (2) the millimeter wave and millimeter wave communication, including millimeter wave propagation mode and advantages of millimeter wave communication, are introduced. The principle and system structure of light-generated millimeter wave are analyzed, including direct intensity modulation, external modulation, up-conversion and optical heterodyne, etc. The advantages and disadvantages of various techniques are analyzed. (3) based on the quadratic heterodyne method, a scheme of millimeter wave generation based on dual-wavelength laser is proposed. The structure principle and mathematical model of the optical devices used in the scheme are introduced in detail, including Mach-Zehnder modulator (double parallel Mach-Zehnder modulator), photodetector and fiber Bragg grating (FBG). The schematic diagram of the scheme is given, and the theoretical analysis of the scheme is carried out. The millimeter wave with eight times the frequency of the local vibration signal is obtained. The system is simulated by the optical simulation software OptiSystem, and the millimeter wave of the 60GHz is obtained. The feasibility of the scheme is verified by simulation analysis. (4) the factors affecting the system performance, including phase noise, fiber dispersion and laser linewidth, are discussed. Based on the theoretical analysis, the mathematical models of the relation between the power cost of millimeter wave and the length of fiber, the power cost of millimeter wave and the linewidth of laser are obtained. Through Matlab simulation, it is concluded that the millimeter wave power cost increases with the increase of fiber dispersion and laser linewidth. The eye diagram and bit error rate (BER) of the system under different laser linewidth conditions are obtained by OptiSystem simulation, and the influence of laser linewidth on system performance is further explained. Through theoretical analysis and establishment of mathematical model, it is concluded that the millimeter wave signal generated by this scheme is not affected by phase noise in ideal state, and the original baseband signal is solved at 60GHz frequency by simulation analysis in OptiSystem10.0. It is proved that the performance of the generated 60GHz millimeter wave is not affected by the phase noise. (5) the advantages and disadvantages of the two wavelength laser based millimeter wave generation scheme and the quadratic heterodyne method in this paper are summarized and analyzed. At the same time, some suggestions for future research are given.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN248;TN929.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馮媛;谷磊;;相位噪聲及其測試技術(shù)[J];科技信息;2009年07期

2 賀靜波;胡生亮;羅亞松;劉忠;;基于隨機(jī)微分的相位噪聲統(tǒng)計特性[J];中國激光;2012年10期

3 謝勇;李劉鋒;王春;陳李生;;激光光纖傳輸中遠(yuǎn)端相位噪聲的測量與控制[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2011年05期

4 楊淑莉;;信號時域抖動與頻域相位噪聲之間的關(guān)系[J];科技信息;2010年15期

5 謝瑋霖;董毅;周潛;常樂;何浩;胡衛(wèi)生;;光頻域反射技術(shù)中激光相位噪聲影響分析[J];光學(xué)學(xué)報;2011年07期

6 張兵;;相位噪聲函數(shù)的非線性最小二乘曲線擬合[J];硅谷;2012年01期

7 王云才;用相位噪聲和諧波分析法測量激光脈沖的時基抖動[J];光電子·激光;2003年09期

8 屈社省;光纖中熱力學(xué)本征漲落相位噪聲[J];應(yīng)用光學(xué);2001年01期

9 耿濤,李剛,董雅賓,王軍民,張?zhí)觳?激光自混頻干涉效應(yīng)中相位噪聲的測量[J];量子光學(xué)學(xué)報;2004年S1期

10 黎珉;洪煒寧;錢良存;周宗立;;光源相位噪聲對干涉?zhèn)鞲邢到y(tǒng)信噪比影響分析[J];長江大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年08期

相關(guān)會議論文 前10條

1 劉輝;楊石玲;張江華;;相位噪聲相關(guān)對消技術(shù)研究[A];2007年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2007年

2 時勇;許小鋒;劉毅;;信號分析儀中的相位噪聲測量技術(shù)[A];第二十八屆中國（天津）2014IT、網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)、電子、儀器儀表創(chuàng)新學(xué)術(shù)會議論文集[C];2014年

3 吳濤;唐小宏;肖飛;;相位噪聲對頻率步進(jìn)雷達(dá)的影響仿真[A];2009年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2009年

4 聶偉;帥濤;劉亞歡;李國通;;相位噪聲對衛(wèi)星信號解調(diào)誤碼率的影響分析[A];第三屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會電子文集——S04原子鐘技術(shù)與時頻系統(tǒng)[C];2012年

5 李鵬;米紅;鄭晉軍;陳忠貴;;導(dǎo)航信號相位噪聲指標(biāo)分析[A];第二屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會電子文集[C];2011年

6 姜春榮;謝碧華;王兆永;;信號源相位噪聲的自動化測試系統(tǒng)[A];1991年全國微波會議論文集（卷Ⅱ）[C];1991年

7 潘光斌;;基于頻譜儀的相位噪聲測試及不確定度分析[A];第三次全國會員代表大會暨學(xué)術(shù)會議論文集[C];2002年

8 鄧永生;熊蔚明;謝春堅;陳小敏;;相位噪聲對BPSK系統(tǒng)誤碼率的影響[A];第二十三屆全國空間探測學(xué)術(shù)交流會論文摘要集[C];2010年

9 徐偉;鮑景富;廖汗青;劉虹;;DDS噪聲分析及設(shè)計[A];2005'全國微波毫米波會議論文集（第三冊）[C];2006年

10 李長生;王文騏;詹福春;;射頻應(yīng)用的壓控振蕩器相位噪聲的研究[A];2003'全國微波毫米波會議論文集[C];2003年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 羅德與施瓦茨中國有限公司;信號源綜合分析的高端技術(shù)[N];中國電子報;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 董紹鋒;基于異頻信號間相位群特征的相位噪聲測量技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

2 李智鵬;非線性電路中相位噪聲模型及其應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2016年

3 嚴(yán)剛峰;基于動力系統(tǒng)模型的振蕩器相位噪聲分析的方法研究[D];電子科技大學(xué);2011年

4 王艷;反饋式振蕩器相位噪聲的理論分析及優(yōu)化技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2013年

5 陳鵬;無線通信中相位噪聲和載波頻偏的估計與消除[D];北京郵電大學(xué);2012年

6 Ibo Mooketsi Ngebani;V-OFDM無線空中接口中的相位噪聲分析與補(bǔ)償[D];浙江大學(xué);2015年

7 馬海虹;W波段低相噪鎖相頻綜技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2007年

8 井慶豐;OFDM系統(tǒng)中相位噪聲的自適應(yīng)補(bǔ)償方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

9 約翰（Jean Temga）;CO-OFDM系統(tǒng)中相位噪聲的理論和實驗研究[D];華中科技大學(xué);2014年

10 劉勇;基于基片集成波導(dǎo)的高性能毫米波平面振蕩器研究與應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳雪梅;CO-OFDM系統(tǒng)中抑制相位噪聲技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

2 何國軍;基于環(huán)形振蕩器的鎖相環(huán)相位噪聲研究[D];電子科技大學(xué);2015年

3 成斌;X波段抗振頻率源的研制[D];電子科技大學(xué);2013年

4 任玉興;毫米波倍頻源技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

5 王福興;光電振蕩器研究[D];大連理工大學(xué);2015年

6 潘明爭;S波段低噪聲VCO的研究[D];電子科技大學(xué);2015年

7 劉姍姍;應(yīng)用于LVDS高速接口的低抖動鎖相環(huán)的研究與設(shè)計[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

8 王田;相位噪聲對60GHz通信系統(tǒng)的影響分析與校正[D];電子科技大學(xué);2014年

9 汪小娥;低相噪LC振蕩器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

10 黃俊;微波光子鏈路相位噪聲研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

，

本文編號：2438345