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基于光学技术的超宽带信号的产生、调制与传输研究

邵静  
【摘要】:超宽带(Ultrawide-band)无线电技术具有一些独特的优点,抗多径衰落能力强、功率损耗低以及容量大,被认为是实现短距离通信,大容量无线通信系统以及无线传感网络的革命性方案。近年来,电学方面产生UWB技术的方案层出不穷。但是由于其功率小,传输距离只有几米到十几米。为了克服UWB短距离通信的限制,UWB-over-fiber技术应运而生,增加了无线信号的传输距离。因此光学产生UWB信号成为目前的研究热点之一。本论文研究工作和贡献归纳如下: (1)提出了无滤波的基于半导体光放大器(SOA)中的交叉增益效应(XGM)以及一段单模光纤(SMF)实现UWB doublet脉冲的方案。系统仅仅使用了一个SOA以及一段SMF,因此结构简单便于调节。 (2)研究了一个UWB-WDM波分复用系统的传输性能。成功的将八信道比特率为10Gb/s的UWB光信号在一根25km SMF中实现了传输。主要研究了传输过程中光信号的时域和频域特性的变化。 (3)提出了一种灵活方便的光学UWB脉冲序列产生器,其中包括一个相位调制器以及基于鉴频的全光延时干涉仪。实验可以得到一对极性相反的UWBmonocycle脉冲和一对极性相反的UWB doublet脉冲。此外,该方案的亮点在于实验成功得到了UWB脉冲形状调制(PSM)序列。并且将该序列稳定传输了75km SMF。此外,该方案也实现了脉冲位置调制(PPM)以及通断键控(OOK)调制。这在未来UWB-over-fiber系统应用中具有参考价值。 (4)实验研究了一个基于鉴频的DI以及SOA中增益饱和效应得到UWBmonocycle以及doublet脉冲的方案。合适调节DI的电压可以得到一对极性反转UWBmonocycle脉冲,利用SOA中过冲效应得到UWB doublet脉冲,并且成功将UWBdoublet OOK脉冲序列在无中继放大以及无色散补偿的条件下传输了60km SMF,可见其色散容忍度很好。 (5)提出了一种灵活性很好的基于相位调制器以及双滤波器的光学UWB脉冲序列产生方案。实验得到一对极性反转的UWB monocycle以及doublet脉冲,并且实现了UWB PSM调制,其中包括正负极性的monocycle脉冲、doublet脉冲以及零脉冲。研究了改变预编码以及光程差对产生的UWB脉冲序列的影响。


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