發(fā)布時(shí)間：2019-03-11 14:11

【摘要】：隨著通信技術(shù)的發(fā)展,用戶(hù)對(duì)通信業(yè)務(wù)移動(dòng)化和寬帶化的需求日益增強(qiáng)。光載無(wú)線(xiàn)通信(ROF)作為一門(mén)新興的寬帶接入技術(shù),滿(mǎn)足了通信系統(tǒng)大容量和移動(dòng)化的要求。毫米波作為ROF系統(tǒng)的發(fā)射源和本振源,其性能和生成方法對(duì)ROF系統(tǒng)至關(guān)重要。目前主要使用光學(xué)方法生成毫米波,相比具有大相位噪聲的電子學(xué)方法,光子學(xué)方法有很大的優(yōu)勢(shì),但同時(shí)也有不足。本文針對(duì)毫米波光學(xué)生成技術(shù)展開(kāi)研究,在二次外差法的基礎(chǔ)上,提出了一種基于雙波長(zhǎng)激光器產(chǎn)生毫米波的方案,并對(duì)影響該方案的因素做了理論和仿真分析,其中包括系統(tǒng)相位噪聲、激光器線(xiàn)寬及光纖色散等因素。本文的研究工作主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)首先介紹了研究課題的背景意義。重點(diǎn)介紹了 ROF技術(shù),包括ROF系統(tǒng)原理、結(jié)構(gòu)分類(lèi)及系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì),并分析了 ROF技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。(2)介紹了毫米波及毫米波通信,包括毫米波傳播方式及毫米波通信的優(yōu)勢(shì)。分析了目前已有的光生毫米波的原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu),包括直接強(qiáng)度調(diào)制、外部調(diào)制技術(shù)、上變頻技術(shù)和光外差技術(shù)等,并分析了各種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足。(3)在二次外差法的基礎(chǔ)上,提出了一種基于雙波長(zhǎng)激光器產(chǎn)生毫米波的方案。詳細(xì)介紹了方案中應(yīng)用到的光學(xué)器件的結(jié)構(gòu)原理和數(shù)學(xué)模型,包括馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器(雙平行馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器)、光電檢測(cè)器和光纖布拉格光柵。給出了該方案的系統(tǒng)原理圖,并對(duì)該方案進(jìn)行了理論分析,得到了八倍頻于本振信號(hào)的毫米波,并通過(guò)光學(xué)仿真軟件OptiSystem對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行仿真,得到了 60GHz的毫米波,通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了該方案的可行性。(4)對(duì)影響本方案系統(tǒng)性能的因素進(jìn)行了探討,包括系統(tǒng)相位噪聲、光纖色散及激光器線(xiàn)寬。通過(guò)理論分析,得到了產(chǎn)生毫米波功率代價(jià)與光纖長(zhǎng)度、毫米波功率代價(jià)與激光器線(xiàn)寬關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。并通過(guò)Matlab仿真,得出了毫米波功率代價(jià)隨著光纖色散的增大、激光器線(xiàn)寬的增加而增大的結(jié)論。并通過(guò)OptiSystem仿真,得到了不同激光器線(xiàn)寬條件下系統(tǒng)的眼圖及誤碼率,進(jìn)一步說(shuō)明了激光器線(xiàn)寬對(duì)系統(tǒng)性能的影響。通過(guò)理論分析建立數(shù)學(xué)模型,得出理想狀態(tài)下該方案生成的毫米波信號(hào)不受相位噪聲的影響的結(jié)論,并通過(guò)OptiSystem10.0中仿真分析,在60GHz頻率處解調(diào)出原始基帶信號(hào),證實(shí)了產(chǎn)生的60GHz毫米波的性能未受到相位噪聲的影響。(5)總結(jié)分析了本文中基于雙波長(zhǎng)激光器及基于二次外差法產(chǎn)生毫米波方案的優(yōu)勢(shì)和不足,并給出了今后工作研究的建議。
[Abstract]:With the development of communication technology, the demand for mobile and broadband communication services is increasing day by day. As a new broadband access technology, optical-borne wireless communication (ROF) meets the requirements of large capacity and mobility of communication systems. Millimeter wave is the source and local source of ROF system. Its performance and generation method are very important to ROF system. At present, optical method is mainly used to generate millimeter wave. Compared with the electronic method with large phase noise, photonics method has great advantages, but it also has some disadvantages at the same time. Based on the secondary heterodyne method, a scheme of millimeter wave generation based on dual-wavelength laser is proposed in this paper, and the factors affecting the scheme are analyzed theoretically and simulated. These factors include system phase noise, laser linewidth and fiber dispersion. The research work of this paper is mainly reflected in the following aspects: (1) first, the background significance of the research topic is introduced. This paper focuses on the introduction of ROF technology, including ROF system principle, structure classification and system technical advantages, and analyzes the application status of ROF technology. (2) the millimeter wave and millimeter wave communication, including millimeter wave propagation mode and advantages of millimeter wave communication, are introduced. The principle and system structure of light-generated millimeter wave are analyzed, including direct intensity modulation, external modulation, up-conversion and optical heterodyne, etc. The advantages and disadvantages of various techniques are analyzed. (3) based on the quadratic heterodyne method, a scheme of millimeter wave generation based on dual-wavelength laser is proposed. The structure principle and mathematical model of the optical devices used in the scheme are introduced in detail, including Mach-Zehnder modulator (double parallel Mach-Zehnder modulator), photodetector and fiber Bragg grating (FBG). The schematic diagram of the scheme is given, and the theoretical analysis of the scheme is carried out. The millimeter wave with eight times the frequency of the local vibration signal is obtained. The system is simulated by the optical simulation software OptiSystem, and the millimeter wave of the 60GHz is obtained. The feasibility of the scheme is verified by simulation analysis. (4) the factors affecting the system performance, including phase noise, fiber dispersion and laser linewidth, are discussed. Based on the theoretical analysis, the mathematical models of the relation between the power cost of millimeter wave and the length of fiber, the power cost of millimeter wave and the linewidth of laser are obtained. Through Matlab simulation, it is concluded that the millimeter wave power cost increases with the increase of fiber dispersion and laser linewidth. The eye diagram and bit error rate (BER) of the system under different laser linewidth conditions are obtained by OptiSystem simulation, and the influence of laser linewidth on system performance is further explained. Through theoretical analysis and establishment of mathematical model, it is concluded that the millimeter wave signal generated by this scheme is not affected by phase noise in ideal state, and the original baseband signal is solved at 60GHz frequency by simulation analysis in OptiSystem10.0. It is proved that the performance of the generated 60GHz millimeter wave is not affected by the phase noise. (5) the advantages and disadvantages of the two wavelength laser based millimeter wave generation scheme and the quadratic heterodyne method in this paper are summarized and analyzed. At the same time, some suggestions for future research are given.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN248;TN929.1

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本文編號(hào)：2438345