發(fā)布時(shí)間：2020-07-07 05:29

【摘要】：波形信號發(fā)生器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器是目前通信、雷達(dá)、信息處理設(shè)備中必不可少的組件,近年來信號的產(chǎn)生與處理不斷向高頻率、高速率與高精度方向發(fā)展。利用光子技術(shù)能很容易的產(chǎn)生高達(dá)幾十GHz的波形信號,并且光域的波形信號生成技術(shù)能有效避免電域的復(fù)雜結(jié)構(gòu),降低高頻電磁干擾且操作簡單;光子輔助拉伸模數(shù)轉(zhuǎn)換器由于具有十分優(yōu)越的性能,自提出后就一直被人們所關(guān)注。這種光域信號處理結(jié)構(gòu)十分巧妙的利用了光纖中特有的色散展寬效應(yīng)將輸入的信號調(diào)制到光脈沖包絡(luò)上進(jìn)行拉伸,光電轉(zhuǎn)換后就可以得到拉伸后頻域壓縮的信號,此后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器對拉伸后的信號進(jìn)行采樣與量化,在保持高精度的同時(shí)降低了對信號處理設(shè)備的速率與帶寬的要求。然而目前眾多的波形信號生成方案難以做到同時(shí)輸出多種波形信號和倍頻,對本振信號的頻率要求高;光子時(shí)間拉伸模數(shù)轉(zhuǎn)換器把待處理的射頻信號調(diào)制到光脈沖包絡(luò)上進(jìn)行拉伸展寬,因此后端需要將拉伸后的射頻信號從光脈沖包絡(luò)上解析下來。差分去包絡(luò)是一種線性去包絡(luò)技術(shù),然而為了保持時(shí)間相干性,需要將互補(bǔ)的兩路信號在時(shí)間上錯(cuò)開之后送入同一段光纖中進(jìn)行傳輸,降低了拉伸倍數(shù)。為了解決上述問題,本文從理論分析、仿真討論的角度對微波光子波形信號生成及光子輔助時(shí)間拉伸模數(shù)轉(zhuǎn)換器展開研究,詳細(xì)內(nèi)容如下:1.設(shè)計(jì)了一種多功能波形信號同時(shí)生成的方案,該方案充分地利用了兩個(gè)調(diào)制器調(diào)制效率的偏振相關(guān)性。本文從理論分析與仿真驗(yàn)證兩個(gè)角度入手對該方案進(jìn)行研究,結(jié)果表明該方案能同時(shí)生成三角波、方波、半占空比鋸齒波以及全占空比鋸齒波,而且操作簡便,調(diào)諧性好。2.設(shè)計(jì)了一種新穎的能生成倍頻三角波信號的結(jié)構(gòu),原理中平衡探測器被用來消除生成的4次諧波,增強(qiáng)生成的2次與6次諧波,使用5GHz的射頻信號作為本振信號進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn),光電轉(zhuǎn)換后生成10GHz的全占空比的三角波信號,實(shí)現(xiàn)了生成二倍頻波形信號的目的。3.結(jié)合差分去包絡(luò)算法設(shè)計(jì)了一種時(shí)間拉伸模數(shù)轉(zhuǎn)換方案,該方案利用雙偏振調(diào)制器的偏振復(fù)用性將互補(bǔ)的兩路信號送入同一段光纖中進(jìn)行傳輸,然后通過偏振分束器將互補(bǔ)的兩路信號分開進(jìn)行處理,在利用差分去包絡(luò)技術(shù)的同時(shí),提高了拉伸倍數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.51
【圖文】：

光信號的相位差是 180 的偶數(shù)倍，則兩路光信號功率相加增強(qiáng)，所以我們能夠利用晶體兩端的電場來調(diào)節(jié)光信號的功率。圖2.1 調(diào)制器的結(jié)構(gòu)馬赫-增德爾調(diào)制器（Mach-Zehnder Modulator, MZM）根據(jù)射頻輸入端口的數(shù)量被分成兩大類。圖2.2 MZM 的兩種基本類型下面從數(shù)學(xué)原理上分析經(jīng)過 MZM 后光場強(qiáng)度的變化。假設(shè)注入到 MZM 的光信號為： 0expin cE t E jw t(2-2)其中0E 與cw 分別為光載波的電場幅度與角頻率。假設(shè) MZM 中的所有分路器都是理想的，那么在分路器處輸入的光波被一分為二變成完全相同的兩路光信號，進(jìn)入上下兩個(gè)光路中進(jìn)行傳播的信號可以表示如下：

兩路光信號的相位差為 180 度的奇數(shù)倍，則在輸出端疊加的時(shí)候功率相消。如果兩路光信號的相位差是 180 的偶數(shù)倍，則兩路光信號功率相加增強(qiáng)，所以我們能夠利用晶體兩端的電場來調(diào)節(jié)光信號的功率。圖2.1 調(diào)制器的結(jié)構(gòu)馬赫-增德爾調(diào)制器（Mach-Zehnder Modulator, MZM）根據(jù)射頻輸入端口的數(shù)量被分成兩大類。

圖2.3 MZM 的功率輸出曲線 中可以得出以下結(jié)論：MZM 輸出光場的特性主要由加載，可以利用調(diào)節(jié)射頻信號與直流電壓的方式來改變輸出光知，MZM 的輸出功率是外加驅(qū)動(dòng)電壓1 2V V的周期函數(shù)與輸入的功率相等，out inP P，那么就稱此時(shí)在最大點(diǎn)；當(dāng)僅達(dá)到輸入功率的二分之一， 2out inI I，那么就稱此時(shí)，輸出的功率幾乎為 0， 0outI ，那么就稱此時(shí)在最小點(diǎn)l 函數(shù)公式：22 0 21(2 1)2 1 2 11cos( sin ) ( ) ( ) 2 ( ) cos(2 )1sin( sin ) ( ) 2 ( )sin[(2 1)( ) ( 1) ( )j nn nn nj nn nn nmm mx J x e J x J x nx J x e J x njJ x J x

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 錢阿權(quán);鄒衛(wèi)文;吳龜靈;陳建平;;光子時(shí)間拉伸模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的多通道化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];中國激光;2015年05期

2 夏楠;陳穎;陳向?qū)?鄒衛(wèi)文;吳龜靈;陳建平;;光纖非線性效應(yīng)對光子時(shí)間拉伸模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)性能的影響[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2014年06期

本文編號：2744712