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基于M-Z倍频法的光学相位编码方法研究

发布时间:2018-05-11 10:55

  本文选题:光学模数转换 + M-Z调制器 ; 参考:《西华师范大学》2017年硕士论文


【摘要】:光学模数转换技术是实现高速模拟信号数字化,突破传统电ADC电子瓶颈最有前景的技术。光学模数转换技术在转换速度、转换精度、安全性、抗干扰等性能方面都最具竞争力。它对现代通信意义重大。自1975年Taylor提出光相位编码模数转换概念以来,全世界已经进行了40多年的研究,提出了许多新方案和方法,光学ADC的研究仍然是一个世界性的挑战。无论是关键器件,关键技术还是整体构架,都还没有取得突破性进展。在了解国内外研究动态的基础之上,本文研究并提出了一种新的模数转换方案,解决了Taylor光学ADC方案采样频率和量化精度相互限制的不足。首先,对Taylor方案及其改进方案进行了研究。研究发现这些方案均未能突破采样速率和量化精度的相互限制,从而带来需要工作电压过高的不足。针对这些问题,本文提出基于光学倍频的模数转换方案。该方案利用M-Z的非线性调制产生调制信号的各阶谐波,并提取特定谐波构成相位编码阵列,解决了Taylor光学ADC方案中由于调制电极呈2n加倍而引起渡越时间限制采样速率和量化精度的不足,简化了模数转换系统前端电路系统。其次,研究了用于光学倍频的模数转换方案的倍频谐波信号产生和获取方法。本文理论分析和研究了各种无滤波器的1、2、4、8倍频技术,提出了一种双平行M-Z调制器再并联一个单臂M-Z调制器的产生16倍频方案,并用仿真实验进行了验证。第三,联合OptiSystem和MATLAB搭建了倍频信号产生仿真系统和基于倍频方法的光学模数转换系统。系统能够支持带宽19 GHz的射频信号的模数转换,有效位数5 bits,量化等级扩展至32个。最高位的采样速率达到304 Gs/s。仿真结果表明,本文提出的基于光学倍频的模数转换方案是可行的。
[Abstract]:Optical analog-to-digital conversion technology is the most promising technology to realize high-speed analog signal digitization and break through the traditional electronic bottleneck of ADC. Optical A-D conversion technology is most competitive in conversion speed, conversion accuracy, security, anti-jamming and so on. It is of great significance to modern communication. Since Taylor put forward the concept of optical phase coding A / D conversion in 1975, more than 40 years of research has been carried out in the world, and many new schemes and methods have been put forward. The study of optical ADC is still a worldwide challenge. No breakthrough has been made in key devices, key technologies or overall architecture. On the basis of understanding the research trends at home and abroad, this paper studies and proposes a new analog-to-digital conversion scheme, which solves the limitation of sampling frequency and quantization accuracy of Taylor optical ADC scheme. Firstly, the Taylor scheme and its improvement are studied. It is found that none of these schemes can break through the mutual limitation of sampling rate and quantization precision, which leads to the shortage of high working voltage. To solve these problems, this paper proposes an A / D conversion scheme based on optical frequency doubling. In this scheme, the nonlinear modulation of M-Z is used to generate the harmonics of the modulated signal, and the specific harmonics are extracted to form the phase-coded array. The limitation of sampling rate and quantization accuracy caused by the transition time limit in Taylor optical ADC scheme is solved because the modulation electrode is doubled by 2n, and the front-end circuit system of A / D conversion system is simplified. Secondly, the generation and acquisition method of harmonic signal of A / D conversion scheme for optical frequency doubling is studied. In this paper, we theoretically analyze and study the frequency doubling technique of 1kW / 2 / 4 / 8 without filter, and propose a scheme of generating 16 times frequency of double parallel M-Z modulator and a single arm M-Z modulator in parallel, which is verified by simulation experiment. Thirdly, combining OptiSystem and MATLAB, a frequency doubling signal generation simulation system and an optical A / D conversion system based on frequency doubling method are built. The system can support analog to digital conversion of radio frequency signal with bandwidth of 19 GHz. The effective bit number is 5 bits and the quantization level is expanded to 32 bits. The sampling rate of the highest bit is 304 Gs / s. The simulation results show that the proposed A / D conversion scheme based on optical doubling is feasible.
【学位授予单位】:西华师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN792

【参考文献】

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本文编号:1873660

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