發(fā)布時(shí)間：2020-06-06 18:30

【摘要】：融合微波和光波的微波光子技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的高速處理和寬帶傳輸。作為微波光子技術(shù)的主干方向,微波光子鏈路具有大帶寬、小體積、輕重量、低損耗、抗電磁干擾等顯著優(yōu)勢(shì),在民用通信和國(guó)防軍事等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。然而,由于微波光子鏈路的非線性特性,尤其在高功率信號(hào)注入情況下,非線性作用(如飽和、混頻、倍頻、交調(diào)和互調(diào)等)會(huì)使通信傳輸質(zhì)量急劇下降。因此,微波光子鏈路線性度的研究及優(yōu)化具有重要意義。本文首先介紹了微波光子鏈路的發(fā)射端、傳輸鏈路和接收端。在發(fā)射端,根據(jù)調(diào)制方式的不同將微波光子鏈路劃分為直接調(diào)制型和外調(diào)制型,并分別對(duì)兩種模式鏈路的發(fā)射端進(jìn)行數(shù)學(xué)建模從而分析其非線性失真。為比較發(fā)射端非線性失真,在不同的調(diào)制信號(hào)下分別介紹相關(guān)性能參數(shù)衡量鏈路線性度,包括鏈路損耗、線性動(dòng)態(tài)范圍(CDR)、無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)。然后,開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究,搭建直接調(diào)制型和外調(diào)制型兩種模式下的微波光子鏈路,采集和分析信號(hào)獲得關(guān)鍵性能參數(shù)。通過(guò)參數(shù)比較得到以直調(diào)激光器(DML)為核心器件的直接調(diào)制型微波光子鏈路性能優(yōu)于外調(diào)制型;同時(shí)通過(guò)對(duì)直接調(diào)制型微波光子鏈路在10 km光纖傳輸后性能的顯著下降分析,得到其在短距離傳輸中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。考慮到DML在線寬、啁啾方面的短板,隨即測(cè)量?jī)煞N模式鏈路的頻率響應(yīng),觀察不同長(zhǎng)度光纖帶來(lái)的色散影響得到DML的線寬、啁啾會(huì)給鏈路帶來(lái)復(fù)雜的色散失真現(xiàn)象。綜合分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,直接調(diào)制型短距離微波光子鏈路具有高線性度的優(yōu)勢(shì)。最后,基于外調(diào)制型微波光子鏈路的理論分析,利用OptiSystem驗(yàn)證兩種線性化方法的實(shí)現(xiàn)。一種是結(jié)構(gòu)線性化,采用雙平行馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器(DPMZM),通過(guò)控制DPMZM的三個(gè)直流偏置滿足相關(guān)條件來(lái)實(shí)現(xiàn)三階交調(diào)失真(IMD3)的抑制:2 MHz激光器線寬的背靠背(BTB)和10 km鏈路的載波干擾比(CIR)分別提高33和14 dB,1 KHz激光器線寬的10 km鏈路的CIR提高20 dB;一種是數(shù)字信號(hào)處理(DSP)線性化,采用直接探測(cè)和相干探測(cè)兩種結(jié)構(gòu)接收信號(hào),通過(guò)對(duì)鏈路輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采集并結(jié)合系統(tǒng)傳輸函數(shù)加以離線處理來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出線性化,得到相干探測(cè)在性能上的優(yōu)越性。
【圖文】：

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 32 頁(yè)及 Z = 0.8664，對(duì)應(yīng)于 V2/ Vπ、V3/ Vπ以及 V1/ Vπ的取值。那么在參數(shù)設(shè)置中，對(duì)應(yīng)上支路的 MZM 的直流偏置電壓設(shè)置為 3.4656 V，下支路的直流偏置電壓設(shè)置為 1.28 V，母 MZM 的直流偏置電壓應(yīng)設(shè)置為 3.6V，對(duì)應(yīng)于相移器的相移量設(shè)置為 162°。DPMZM的輸出調(diào)制光信號(hào)經(jīng)過(guò)光纖鏈路，最后進(jìn)入響應(yīng)度為1A/W 的PD探測(cè)得到微波信號(hào)，采用頻譜儀觀察信號(hào)的功率分布。

圖 4-7 DSP 線性化的鏈路結(jié)構(gòu)如圖 4-8 所示為基于 DSP 線性化的仿真結(jié)果。當(dāng)激光器線寬設(shè)置為 2 MHz，光纖長(zhǎng)度為 0（即 BTB 鏈路）時(shí)，圖（a）和圖（b）為線性化前、后的微波信號(hào)的歸一化功率頻譜情況，CIR 分別為 34 和 66 dB；CIR 提高了 32 dB，即非線性失真得到抑制。加入 10km 光纖，分別考慮激光器線寬為 2MHz 和 1KHz 場(chǎng)景下的線性化效果。當(dāng)激光器線寬為 2 MHz 時(shí)，圖（c）和圖（d）為線性化前、后的微波信號(hào)的歸一化功率頻譜情況，，CIR 分別為 35 和 45dB；CIR 提高了 10dB，即非線性失真得到抑制。當(dāng)激光器線寬為 1KHz 時(shí)，圖（e）和圖（f）為線性化前、后的微波信號(hào)的歸一化功率頻譜情況，CIR 分別為 35 和 45dB；CIR 提高了 10dB，即非線性失真得到抑制。如圖 4-8 所示，激光器線寬 2 MHz 的 10 km 鏈路中的信噪比約為 55 dB，激光器線寬 1 KHz 的 10km 鏈路中的信噪比約為 90 dB。比較得到，光纖不但帶來(lái)鏈路損耗，而且光纖的色散、非線性等效應(yīng)會(huì)加大鏈路噪底，同時(shí)激光器線寬的增大也會(huì)使鏈路噪底增大。進(jìn)一步分析，比較激光器線寬 2 MHz 的 BTB 鏈路和 10 km 鏈路的 CIR 提高量可得知，光纖對(duì)非線性失真的抑制效果也是有所影響的。根據(jù)上述的理論推導(dǎo)與仿真分析可知，利用 DSP 進(jìn)行后補(bǔ)償，雖然增加了 ADC 的
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN015

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 崔巖;寬帶大動(dòng)態(tài)模擬光鏈路性能分析與關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 盧勇勇;半導(dǎo)體激光器直接調(diào)制中電寄生效應(yīng)的研究[D];華中科技大學(xué);2015年

2 邵晨光;ROF系統(tǒng)線性化技術(shù)的研究[D];北京交通大學(xué);2015年

3 白姣;ROF系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D];北京郵電大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2700086