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ROF系统中光载毫米波信号产生方法的研究

徐玮  
【摘要】: 未来无线通信的发展方向是宽带无线通信,它具有更高带宽以及更大容量。为了实现这一目标则必然要提高其工作频率,然而随着工作频率的提高,无线信道的损耗也将增加。为了解决这个问题,提出了ROF(radio over fiber,光载射频)技术,它集合了光通信和无线通信各自的优势,为用户提供了解决大容量(Gbit/s以上)、高带宽以及移动性等问题的理想方案。ROF系统中需要在中心站产生光载毫米波信号。本文内容围绕着光载毫米波信号的产生方式来展开,主要包括两大方面:一是总结并分析了现存的光载毫米波产生方式,二是提出了性能优越的新颖的毫米波产生方法。 第一方面包括:①介绍了直接调制技术,理论推导了利用直接调制技术产生的光载毫米波信号的频谱结构。②总结了光外差调制技术,理论推导了利用光外差调制技术产生的光载毫米波信号的频谱结构。分析了光外差法的最大缺点——对两拍频光束之间的相位相关性要求很高,针对这个缺点详细说明了四种改进方案:宽光源滤波法、注入锁定相位法、光学锁相环法和光注入锁相环法。③介绍了频率上变换技术,阐述了利用四波混频(FWM)和利用相位调制器(PM)两种方案来实现中频信号的频率上变换。④总结了传统外部调制技术,阐述了如何通过对调制器的偏置以及射频本振的加载来产生双边带(DSB)、单边带(SSB)和光载波抑制(OCS)三种结构的光载毫米波信号,并对这三种结构的光载毫米波信号的链路性能进行了仿真分析。 第二方面是提出了改进外部调制技术,它的思路是:产生某一种结构的光载毫米波信号,它只有两个频率成分,并且只让其中一个频率成分携带信息。此类结构的光载毫米波信号可以消除上述两种效应,以实现更长距离、更佳性能的传输。详细阐述了三种改进外部调制方案——单载波携带信息的SSB结构光载毫米波信号的产生、单边带携带信息的OCS结构光载毫米波信号的产生、载波和奇数边带都抑制的光载毫米波信号的产生。在此,特别要强调的是最后一个方案:一种基于外部集成的马赫曾德调制器产生频率为射频本振四倍的光载毫米波信号的方案,该方案有强度调制和相位调制两种实现方式,基于它所搭建的码速率为10Gbit/s的ROF系统,强度调制和相位调制下传输65km后的接收灵敏度分别为-28.3dBm和-24dBm,传输100km后的误码率在10"4量级,并且系统在基站不需要光源,上行链路的光载波由中心站提供,性能十分优越。


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