收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

新型超宽带集成光波导无线接收的研究

张阜文  
【摘要】:传统的无线接收机,随着频段的不同,其接收前端(包括天线、谐振回路和有源电路等)都必须采用不同参数结构和频段的器件。要在零至数千兆的频带范围内实现超宽带无线接收,采用相同的结构和器件是不可能的。 本文提出了一种采用光波导电光调制器和电场传感器串接的新型超宽带无线接收方式。其中,利用电场传感器接收空间中的电磁场信号,使得输出光强受控于电磁场信号的电场分量;在此之前,通过光波导电光调制器,实施单频微波光调制。因此,串连的结果导致输出光的双重调制,通过光电探测器后,可以得到完整的宽带载频调制信号。本论文主要工作可概括如下: (一)LiNbO3光波导电光调制器研究 1. 采用改进的FD-BPM算法,优化设计了LiNbO3光波导结构,得到了一种低损耗和高消光比的Ti: LiNbO3电光调制器。 2. 利用前人提出的微波腔模型,从特征阻抗、微波有效折射率、微波损耗系数和长度四个参数出发,研究了电光调制器电极的不同部分,包括输入/输出端口、锥形区、弯曲段和电光互作用区,对器件传输特性的影响。同时,研究了弯曲段的参数对器件传输性能和损耗系数的影响,以及电光互作用区对器件损耗系数、半波电压和微波有效折射率的影响。并且,就电极弯曲长度对器件传输性能影响做了实验验证,结果表明理论分析与实验结果基本吻合。还分析了电极横向尺寸对传输性能的影响,并对两种计算电光调制器传输特性的方法作了比较。 3. 利用有限元法,详细分析和讨论了频域内,不同结构的LiNbO3电光调制器的某些结构参数对特征阻抗的影响。主要包括普通共面波导电极结构、脊型波导结构、不同电极形状的结构、沟道型结构和双驱动电极结构。 (二)反转极化LiNbO3光波导及其应用 1. 就Ti扩散LiNbO3波导折射率的变化从弹光效应和电光效应进行了详尽的分析。同时,从自发极化的角度出发,对Ti扩散波导反转极化区域折射率的变化,进行了验证和探讨。然后,对无电极M-Z型电场传感器LiNbO3波导折射率的变化从理论和实验两方面作了深入研究。 2. 利用波导反转极化原理,从微波有效折射率和微波损耗两方面,对周期反转极化光波导电光调制器的幅频特性和相频特性作了分析和讨论。同时,提出了一种新型的超宽带非周期反转极化LiNbO3波导电光调制器和一种低频率啁啾 WP=9 的宽带电光调制器,并就其性能作了详细分析和讨论。 (三)LiNbO3光波导电场传感器研究 1. 对分段电极光波导电场传感器作了深入系统的研究。主要包括:波导内电场分布、分段电极电压增益、器件灵敏度、频率响应、热稳定性、系统分析和器件的非线性等。并且,对器件非线性作了详细的计算和讨论,主要从直流偏置点偏移引起的非线性,谐波引起的非线性,交叉调制引起的非线性和干扰信号引起的基波信号功率降低方面作了研究,同时还对器件的线性动态范围作了分析。 2. 利用分段电极和天线的组合结构以及反转极化波导原理,提出了一种新型的单片集成光波导电场传感器,它可同时检测电场的x、y和z分量。 3. 采用分段的掩埋电极和渐变沟道电极及M-Z型LiNbO3光波导结构,提出了两种新型多量程电场传感器。 (四)LiNbO3光波导电场传感器的实验室制作与测试 对无电极M-Z型电场传感器和分段电极电场传感器的实验室制作过程做了详细的介绍、分析和总结。主要内容包括:器件掩膜板的设计,LiNbO3晶片的选取,晶片的清洗,蒸Ti,光刻,Ti扩散,质子交换与退火,研磨与抛光,器件的耦合,波导的测试,电极制作,SiO2缓冲层的制作,工艺的改进和器件失效机理分析等。 器件的性能测试主要包括直流和交流测试。其中,交流测试包括半无限空间条件下的器件灵敏度和点频响应测试、TEM Cell里的低频响应测试以及微波暗室中的高频响应测试。得到了在5.6mA的光源偏置电流和900MHz的信号频率下,可检测到的最小电压约为0.22 mV。在微波暗室中,在4dB内的频率响应可以达到3.6GHz;并且当信噪比为5dB时,在0.02~3.6GHz的频率范围内,测得器件可接收到的电场强度为60 mV/m左右。同时,对测试结果进行了分析和讨论,并研究了由器件衬底LiNbO3晶体的压电效应引起的谐振效应。 (五)新型超宽带集成光波导无线接收的研究 建立了集成光波导无线接收的理论模型和等效电路模型,同时进行了系统仿真研究,从理论上证明了两种新型的光波导无线接收方式(即光波导电光调制器和电场传感器串接方式或激光直接调制器与电场传感器的串接方式)是可行的。然后,通过实验有力的验证,得到了与理论分析相一致的结果,从而使得利用集成光波导技术实现的无线接收方式成为现实。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李欣;杨轶欢;;无线电测向接收机的设计与实现[J];哈尔滨理工大学学报;2010年01期
2 刘轶,王孝,谭学治;CK股票接收系统[J];无线电通信技术;1999年03期
3 杨虹,支凌云,郑建宏,段红光,王汝言,肖军;移动信息接收机的研制[J];通信学报;2004年12期
4 李祖欣;蒋永峰;成新民;;一种基于ASK无线射频收发模块的安防系统[J];绍兴文理学院学报(自然科学版);2004年01期
5 李珺;江晓峰;张仁杰;;采用27MHz无线通信模块的汽车收费系统设计[J];国外电子元器件;2006年05期
6 张浩斌,吴昌英,董士伟,许家栋;显示器电磁泄漏信息的接收和重现[J];电波科学学报;2002年04期
7 本刊编辑部;;无线主动高保真——Free FS1无线主动式落地式音箱[J];视听技术;2008年03期
8 李东;赵光兴;张帆;赵光艺;;一种实用的无线温度在线检测系统[J];冶金动力;2008年06期
9 马少杰,李玉善;集成光波导电磁场传感器[J];光机电信息;2001年06期
10 沈庆跃;无线接收信息LED显示系统[J];中国测试技术;2003年01期
11 沈庆跃;无线接收信息显示系统[J];电子世界;2003年05期
12 ;集成光波导型电磁场传感器在长春研制成功[J];仪表技术与传感器;2002年01期
13 ;我国光电子学研究获新突破集成光波导型电磁场传感器制成[J];传感器世界;2001年05期
14 周月;我国光电子学研究又获新突破 集成光波导型电磁场传感器在长问世[J];光机电信息;2001年04期
15 王家庆,邹雪城,毛成华,黄涛,郑杨;一个无线接收解码芯片的设计[J];计算机与数字工程;2005年05期
16 黄智伟,朱荣辉,朱卫华;无线数字温度传感器的设计[J];传感器技术;2002年09期
17 郝国法;杨姣;王历;刘志文;黄开通;;基于UPSD3251单片机的遥感航拍自动控制系统[J];武汉工程职业技术学院学报;2005年04期
18 ;熊沐国的iPod浴室无线音箱[J];工业设计;2008年05期
19 朱宽胜;张彦炜;;无线数据接收电路的研究与设计[J];中国新技术新产品;2009年01期
20 袁从贵,张新政,蔡述庭;无线接收芯片RX3310A常规应用电路的改进[J];电子设计应用;2005年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐建锋;;子域合成法在弯曲光波导中的应用[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
2 杨虹;郑建宏;段红光;王汝言;肖军;;移动信息接收机的研制[A];第九届全国青年通信学术会议论文集[C];2004年
3 冯雷;张阜文;;无电极X切LiNbO_3光波导传感器的设计研究[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第一册)[C];2006年
4 王胜军;杨绍洲;刘曼芳;;用LabVIEW实现多生理参数无线接收的界面[A];中华医学会医学工程学分会第八次学术年会暨《医疗设备信息》创刊20周年庆祝会论文集[C];2006年
5 冯雷;张阜文;陈福深;;基于X切LiNbO_3无电极光波导传感器的新型设计[A];中国工程物理研究院第七届电子技术青年学术交流会论文集[C];2005年
6 陈春晓;张冰凌;厉有名;楼杰;;胶囊内镜对不明原因消化道出血67例分析[A];2005年浙江省消化系疾病学术会议论文汇编[C];2005年
7 张荣桥;曾令儒;;Ku频段微带平面天线的设计[A];1991年全国微波会议论文集(卷Ⅱ)[C];1991年
8 徐云生;李敦复;;开放波导的有限元分析[A];1985年全国微波会议论文集[C];1985年
9 陈锡斌;;频率复用馈源系统极化特性分析[A];1985年全国微波会议论文集[C];1985年
10 杨向华;;角馈双极化微带贴片天线的辐射特性和极化特性[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 张阜文;新型超宽带集成光波导无线接收的研究[D];电子科技大学;2004年
2 杨拥军;新型集成光波导全向电场传感系统研究[D];电子科技大学;2007年
3 徐静;基于聚合物集成光波导的MZI传感芯片的研究[D];浙江大学;2004年
4 李永祯;瞬态极化统计特性及处理的研究[D];国防科学技术大学;2004年
5 瞿鹏飞;用于光控相控阵的微波光子移相器的研究[D];吉林大学;2011年
6 刘松华;异向介质与基于EBG的相控阵天线研究[D];西安电子科技大学;2008年
7 张艳武;有机/无机复合材料光学性质及其可调控光波导器件[D];复旦大学;2008年
8 田震;THz波段表面等离激元波的主动控制和传感应用[D];天津大学;2010年
9 亓丽梅;特殊光子晶体特性分析与应用研究[D];电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 林磊;射频无线跟踪接收系统的设计与实验研究[D];上海交通大学;2009年
2 孙豹;宽带集成光波导射频全向电场传感器的研究[D];电子科技大学;2006年
3 陶厚超;集成光波导磁场传感器的仿真研究[D];电子科技大学;2008年
4 吕垚;基于Mach-Zehnder干涉结构的振动加速度检测技术研究[D];电子科技大学;2010年
5 冯雷;无电极M-Z型干涉仪式LiNbO_3集成光波导电场传感器[D];电子科技大学;2002年
6 张兰芳;基于CAN总线的汽车轮胎压力检测及监控系统的研究[D];浙江大学;2006年
7 崔海娟;集成光波导宽带LiNbO_3电光调制器研究[D];电子科技大学;2003年
8 晋玉剑;SOI集成光波导的制备及传输特性研究[D];中北大学;2012年
9 李晓芳;新型高分辨率极化SAR典型地物识别[D];北京交通大学;2009年
10 刘强;集成光波导热光效应仿真算法研究与实现[D];杭州电子科技大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 广东 欧志发;卫星接收和无线接收的共缆传输方法[N];电子报;2002年
2 记者 谷慧 实习生 彭斐旎;“机随人动” 三洋推出无线液晶电视[N];民营经济报;2006年
3 记者 蓝岸 王轲真 通讯员 刘亚敏 刘伟 康慨;数字电视地面传输标准昨出台[N];深圳特区报;2006年
4 浙江 钟武军;制作CATV无线发射器[N];电子报;2006年
5 记者 高远心 北京;Antenova公司发布第二代更小且更高效的GPS射频天线模块[N];电子资讯时报;2007年
6 司文;开考15分钟后考生不得进入考点[N];西安日报;2008年
7 ;佳能三款照片打印机带来打印乐趣[N];电脑商报;2005年
8 王锡文;鼠标识别、安装、优化一条龙[N];电脑报;2002年
9 王笑梅;中考考生应注意如下事项[N];辽宁日报;2008年
10 广东 欧阳可林;卫视接收中高频头故障的检修[N];电子报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978