發(fā)布時間：2017-03-22 19:17

  本文關(guān)鍵詞：微波和亳米波信號光學(xué)產(chǎn)生及傳輸技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自20世紀(jì)70年代以來,光電子學(xué)和光纖通信技術(shù)的迅速崛起和微波技術(shù)的發(fā)展,使得原本各自獨立的兩門學(xué)科越來越緊密的結(jié)合起來。近年來,隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展,其對信息傳輸速率的要求也越來越高,現(xiàn)有的頻段已經(jīng)不能滿足日益增長的傳輸速率的要求。微波毫米波頻段擁有上百GHz的頻譜,但是由于傳輸損耗極高難以長距離傳輸,而高頻、低相位噪聲、頻率可調(diào)的微波毫米波信號在電域產(chǎn)生成本很高或者難以產(chǎn)生。因此,光學(xué)生成高頻率、低相位噪聲、頻率可調(diào)的微波和毫米波信號以及微波和毫米波信號的光纖傳輸技術(shù)因為其獨特的優(yōu)勢受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。本論文著重于研究基于微波光子學(xué)的微波和毫米波信號光學(xué)產(chǎn)生及傳輸技術(shù)。論文首先簡單的介紹了微波光子學(xué)的基本概念、發(fā)展和主要研究熱點,然后介紹了光外調(diào)制、光電振蕩器和光纖色散等微波光子學(xué)的相關(guān)基本理論知識,并分別就微波毫米波信號的光學(xué)產(chǎn)生和微波毫米波信號的光學(xué)傳輸展開了理論、仿真和實驗研究,取得了如下研究成果:1.提出并仿真研究了三種基于馬赫曾德爾調(diào)制器(MZM)的微波毫米波信號倍頻產(chǎn)生方法。相對于單個MZM可以到達(dá)的倍頻因子二(如果使用光濾波器可以達(dá)到四),通過級聯(lián)MZM結(jié)構(gòu)、并聯(lián)MZM結(jié)構(gòu)或者新型的三臂MZM結(jié)構(gòu),可以顯著的提高倍頻因子(最高達(dá)到十八)且不需要光濾波器濾波。這樣,可以利用低頻的微波毫米波本振信號產(chǎn)生高頻的微波毫米波信號,從而顯著降低系統(tǒng)成本。利用光外調(diào)制器生成微波毫米波信號的優(yōu)點還包括頻率調(diào)諧方便,只需要改變輸入信號的頻率就能夠?qū)崿F(xiàn)頻率的調(diào)諧。2.提出并實驗研究了一種基于光電振蕩器(OEO)的微波毫米波信號產(chǎn)生方法。通過該方法,不需要光學(xué)濾波即可以實現(xiàn)低相位噪聲的微波毫米波信號的生成,且倍頻因子通過改變調(diào)制指數(shù)和調(diào)制器的偏置點可調(diào)(四、六、八倍于OEO環(huán)路內(nèi)諧振信號的頻率)。這是據(jù)我們所知,通過OEO實現(xiàn)微波毫米波信號生成達(dá)到的最大倍頻因子,之前的結(jié)果在使用光濾波器的條件下可以達(dá)到的倍頻因子為四。通過OEO產(chǎn)生微波毫米波信號的優(yōu)勢在于不需要微波源,且其相位噪聲性能決定于OEO環(huán)路的Q因子,可以通過提高OEO環(huán)路的長度提高生成信號的相位噪聲性能。3.提出并實驗研究了兩種微波相位編碼信號光學(xué)生成方法�；谄裾{(diào)制器(PolM)的頻率可調(diào)的微波二進制相位編碼信號的生成方法結(jié)構(gòu)簡單,主要的器件是一個PolM,通過改變PolM的偏置點,可以實現(xiàn)基頻和二倍頻的二進制微波相位編碼信號的生成。該系統(tǒng)相比已報到的相關(guān)系統(tǒng),結(jié)構(gòu)十分簡單,頻率可調(diào)范圍很大,且可以生成二倍頻的信號,進一步提高了系統(tǒng)的工作頻率范圍�；陔p平行馬赫曾德爾調(diào)制器(DP-MZM)的頻率可調(diào)的微波相位編碼信號生成方法利用DP-MZM的波長轉(zhuǎn)換功能,生成兩個間隔為輸入微波信號頻率的光波長。輸入光波長被編碼信號調(diào)制后與經(jīng)DP-MZM波長轉(zhuǎn)換后的光波長耦合,通過拍頻即可以生成二進制或四進制微波相位編碼信號,該系統(tǒng)具有良好的可重構(gòu)性,且頻率可調(diào)范圍大,主要受到DP-MZM帶寬的限制。4.提出并仿真研究了兩種基于MZM結(jié)構(gòu)的ROF系統(tǒng),實現(xiàn)了微波毫米波信號的調(diào)制與光纖傳輸。第一個系統(tǒng)是基于三臂MZM的結(jié)構(gòu),通過在第三臂引入一個直流偏壓來實現(xiàn)對光纖色散效應(yīng)的補償,從而克服了光纖色散對信號傳輸?shù)挠绊?第二個系統(tǒng)是基于級聯(lián)MZM結(jié)構(gòu)的全雙工ROF鏈路,下行鏈路實現(xiàn)了信號的十二倍頻,同時傳輸了未調(diào)制的光載波作為上行鏈路的載波信號,這樣不僅降低了對信號源的頻率要求,同時上行鏈路不需要額外光源,這都顯著降低了系統(tǒng)的成本。5.提出并實驗研究了一種基于DP-MZM和相干接收的矢量信號調(diào)制及傳輸方法。針對多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)及ROF波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(ROF-WDM-PON)系統(tǒng)中可能遇到的需要同時光纖傳輸多路同頻信號的情況,提出了該方法。通過該方法,可以通過一路光載波傳輸兩路頻率相同的微波毫米波矢量信號,提高了系統(tǒng)的頻譜效率,降低了系統(tǒng)的成本。
【關(guān)鍵詞】：微波光子學(xué) 倍頻 光電振蕩器 相位編碼 光纖色散
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.11
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-17
• 縮略語對照表17-22
• 第一章 緒論22-40
• 1.1 微波光子學(xué)22-23
• 1.1.1 微波光子學(xué)概述22-23
• 1.1.2 微波光子學(xué)發(fā)展23
• 1.1.3 微波光子學(xué)主要研究熱點23
• 1.2 任意波形生成23-31
• 1.2.1 光生微波毫米波信號24-27
• 1.2.2 光生相位編碼信號27-29
• 1.2.3 光生超寬帶（UWB）信號29-30
• 1.2.4 光生脈沖信號30-31
• 1.3 Radio-over-fiber（ROF）技術(shù)31-33
• 1.4 信號的光學(xué)處理33-36
• 1.4.1 微波光子濾波器34-35
• 1.4.2 微波光子變頻35-36
• 1.5 光學(xué)相控陣列天線36-37
• 1.6 本論文章節(jié)安排及主要創(chuàng)新點37-40
• 第二章 基本理論40-56
• 2.1 光外調(diào)制器相關(guān)理論40-47
• 2.1.1 相位調(diào)制器（PM）40-41
• 2.1.2 馬赫曾德爾調(diào)制器（MZM）41-44
• 2.1.3 雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器（DP-MZM）44-46
• 2.1.4 偏振調(diào)制器（PolM）46-47
• 2.2 光電振蕩器相關(guān)理論47-50
• 2.3 光纖色散對微波毫米波信號光纖傳輸?shù)挠绊?/span>50-56
• 第三章 基于外調(diào)制器的微波毫米波信號光學(xué)產(chǎn)生方法56-92
• 3.1 基于級聯(lián)MZM的八倍頻微波毫米波信號生成56-67
• 3.1.1 基本結(jié)構(gòu)與工作原理56-58
• 3.1.2 分析與討論58-67
• 3.2 基于并聯(lián)MZM的倍頻因子可變的微波毫米波信號生成67-82
• 3.2.1 基本結(jié)構(gòu)與工作原理67-73
• 3.2.2 仿真分析與討論73-82
• 3.3 基于三臂MZM的六倍頻微波毫米波信號生成82-90
• 3.3.1 基本結(jié)構(gòu)與工作原理82-83
• 3.3.2 仿真分析與討論83-90
• 3.4 本章小結(jié)90-92
• 第四章 基于光電振蕩器的微波毫米波信號光學(xué)產(chǎn)生方法92-104
• 4.1 基本原理92-95
• 4.2 實驗結(jié)果與討論95-101
• 4.3 本章小結(jié)101-104
• 第五章 相位編碼信號光學(xué)產(chǎn)生方法104-122
• 5.1 基于偏振調(diào)制器的二進制相位編碼信號產(chǎn)生方法104-113
• 5.1.1 基本原理104-106
• 5.1.2 實驗結(jié)果與討論106-113
• 5.2 基于雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器的相位編碼信號產(chǎn)生方法113-119
• 5.2.1 基本原理113-114
• 5.2.2 實驗結(jié)果與討論114-119
• 5.3 本章小結(jié)119-122
• 第六章 微波毫米波信號的光纖傳輸技術(shù)122-146
• 6.1 基于三臂MZM的克服光纖色散效應(yīng)的二倍頻ROF系統(tǒng)122-131
• 6.1.1 基本原理122-127
• 6.1.2 仿真分析與討論127-131
• 6.2 一種實現(xiàn)信號倍頻及波長重利用的全雙工ROF系統(tǒng)131-138
• 6.2.1 基本原理131-136
• 6.2.2 仿真分析與討論136-138
• 6.3 基于雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器的矢量信號調(diào)制及傳輸系統(tǒng)138-143
• 6.3.1 基本原理139-141
• 6.3.2 實驗結(jié)果與討論141-143
• 6.4 本章小結(jié)143-146
• 第七章 總結(jié)與展望146-150
• 7.1 本論文的主要貢獻(xiàn)及創(chuàng)新點146-148
• 7.2 本論文的不足及進一步的研究方向148-150
• 參考文獻(xiàn)150-164
• 致謝164-166
• 作者簡介166-169
• 1. 基本情況166
• 2. 教育背景166
• 3. 攻讀博士學(xué)位期間的研究成果166-169

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王曉軍,武文,林云生,李冠章;一種混沌相位編碼信號形成與處理系統(tǒng)設(shè)計[J];現(xiàn)代雷達(dá);2005年10期

2 張群逸;;雷達(dá)中的相位編碼信號與處理[J];火控雷達(dá)技術(shù);2005年04期

3 胡愛明;胡可欣;;相位編碼信號在雷達(dá)中的應(yīng)用[J];艦船電子對抗;2007年05期

4 章建輝;黃高明;李敬輝;;基于二階統(tǒng)計量的相位編碼信號識別[J];艦船電子對抗;2008年05期

5 盧護林;冼友倫;蘇濤;;一種相位編碼信號多普勒補償方法的研究與實現(xiàn)[J];火控雷達(dá)技術(shù);2009年01期

6 胡英輝;鄭遠(yuǎn);耿旭樸;鄧云凱;;相位編碼信號的多普勒補償[J];電子與信息學(xué)報;2009年11期

7 洪先成;張國毅;;基于離散余弦變換的相位編碼信號識別[J];無線電工程;2010年09期

8 楊國彬;鄭志娟;;基于時頻分析的相位編碼信號檢測及識別方法研究[J];艦船電子對抗;2011年04期

9 張波;保錚;;硬限幅相位編碼信號檢測性能的改善[J];國外艦船技術(shù).雷達(dá)與對抗;1988年Z1期

10 孫東延,陶建鋒,付全喜;相位編碼信號的多普勒補償[J];空軍工程大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2000年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張遠(yuǎn)安;張春榮;強勇;;基于相位編碼信號的MIMO雷達(dá)正交波形設(shè)計的研究[A];2011年通信與信息技術(shù)新進展——第八屆中國通信學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

2 許紅波;粟毅;王黨衛(wèi);王懷軍;;基于同頻帶正交相位編碼信號的MIMO雷達(dá)性能分析[A];第十三屆全國信號處理學(xué)術(shù)年會（CCSP-2007）論文集[C];2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張艷艷;雷達(dá)相位編碼信號的研究和應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2007年

2 程麗;相位編碼信號的優(yōu)化設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

3 李佳;一種互補相位編碼信號的特性分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

4 魏廣雷;相位編碼信號脈壓技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2012年

5 付琴琴;相位編碼信號的參數(shù)估計[D];西安電子科技大學(xué);2012年

6 梁瀟;多載頻相位編碼信號的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

7 陶廣源;相位編碼信號的優(yōu)化設(shè)計及脈壓副瓣抑制方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2003年

8 高安勤;高頻雷達(dá)相位編碼信號距離遮擋特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

9 侯婷;高頻雷達(dá)相位編碼信號的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

10 李其文;相位調(diào)制雷達(dá)信號的識別和參數(shù)估計[D];南京航空航天大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：微波和亳米波信號光學(xué)產(chǎn)生及傳輸技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：262066