宽动态范围ROF链路分析与研究

发布时间：2018-07-07 18:52

  本文选题：光载射频 + 马赫增德尔调制器　； 参考：《西安电子科技大学》2015年硕士论文

【摘要】：信息化时代所带来的变革给人们的日常生活增加了诸多便利,同时,随着越来越多移动终端产品的出现与生活方式的改变,人们对信息量以及获取信息的速度都有了更高的要求。光载射频(ROF)系统有效结合了光通信高容量与无线通信高灵活性的特点,迅速引起了研究者的广泛关注。本文针对ROF链路过程中光生毫米波技术进行了详细的分析与研究。目前,基于外调制生成单边带(OSSB)毫米波技术最受欢迎,因为OSSB调制格式可以有效避免光纤传输过程中由色散造成的周期性功率衰落效应,并且光外调制从根本上克服了直接调制的频率啁啾现象。最常用的电光调制器马赫增德尔调制器(MZM)结构简单,成本低廉。本文深入分析了双驱动型马赫增德尔调制器(DDMZM),虽然该调制器能够以光学方式生成单边带毫米波,但ROF链路的动态范围(SFDR)仅有110.0dB,VPI仿真结果也显示在调制过程中会产生大量的三阶互调失真(3IMD)。文中分析了多种抑制非线性失真的调制结构,虽然可以从不同程度上提高其链路SFDR,但微环辅助型马赫增德尔调制器(RAMZM)使用范围非常受限,并联马赫增德尔调制器(DPMZM)很难维持其最优性能。为了减少调制过程中的非线性失真并优化ROF链路性能,本文提出了两种新结构。在基于多模干涉仪的并联马赫增德尔调制器(MMI-DPMZM)结构中,采用了两个双驱动型MZM生成适用于远距离传输的OSSB调制格式光信号。并采用功率可调型MMI代替主MZM上的Y型分路器,增强了光载波功率分配的灵活性,提高了性能的稳定性。VPI仿真分析可得,通过调控两个MZM之间光载波功率比与射频信号功率比的取值,可以有效抑制大量的3IMD。理论推算可得其SFDR比DDMZM情况下提高了16.4dB,极大的提升了ROF链路的动态范围。与此同时,其链路损耗相比单MZM情况下仅增加了0.42dB。文中还提出了基于多模干涉仪的串并联马赫增德尔调制器(MMI-SPMZM),该结构同样可以生成OSSB调制格式光信号,同时可以抑制更多的3IMD,并且相比MMI-DPMZM,该结构降低了可控参数取值变化对ROF链路性能的影响。相比采用DDMZM的ROF链路,其SFDR提升了17.9dB,且链路损耗仅增加了0.42dB;相比采用MMI-DPMZM的ROF链路,MMI-SPMZM在保证其链路损耗不变的情况下,进一步将其SFDR提高了1.5dB。所有仿真结果均与理论推导相一致。
[Abstract]:The revolution brought about by the information age has increased the convenience of people's daily life. At the same time, with the appearance of more and more mobile terminal products and the change of life style, People have higher requirements for the amount of information and the speed of obtaining information. Optical radio frequency (ROF) system combines the characteristics of high capacity of optical communication and high flexibility of wireless communication. In this paper, the photonic millimeter wave (MMW) technique in ROF link is analyzed and studied in detail. At present, the technique of generating single sideband (OSSB) millimeter wave based on external modulation is the most popular, because OSSB modulation scheme can effectively avoid the periodic power fading effect caused by dispersion in optical fiber transmission. And the frequency chirp phenomenon of direct modulation is overcome fundamentally by optical external modulation. The most commonly used electro-optic modulator (MZM) is simple in structure and low in cost. In this paper, a deep analysis is made of the dual-drive Mach ZM modulator (DDMZM), although the modulator can generate a single sideband millimeter wave in an optical manner. However, the dynamic range of ROF link (SFDR) is only 110.0dBBVPI simulation results show that a large number of third-order Intermodulation distortion (3IMD) will be produced in the modulation process. In this paper, several modulation structures to suppress nonlinear distortion are analyzed. Although the link SFDR can be improved to some extent, the use range of the micro-loop auxiliary Maher ZM (RAMZM) is very limited. It is very difficult to maintain the optimal performance of parallel Mach ZM (DPMZM). In order to reduce nonlinear distortion in modulation process and optimize ROF link performance, two new structures are proposed in this paper. In the MMI-DPMZM architecture based on multimode interferometer, two dual-drive MZM are used to generate OSSB modulated optical signals suitable for long-distance transmission. The power adjustable MMI is used to replace the Y-type splitter on the main MZM, which enhances the flexibility of the power allocation of the optical carrier and improves the stability of the performance. By adjusting the power ratio of optical carrier to radio frequency signal between two MZM, a large number of 3IMDs can be effectively suppressed. The theoretical calculation results show that the SFDR is 16.4 dB higher than that in DDMZM, and the dynamic range of ROF link is greatly improved. At the same time, the link loss increases only 0.42 dB compared with single MZM. A series-parallel MMI-SPMZM (MMI-SPMZM) based on multimode interferometer is also proposed, which can also generate optical signals in OSSB modulation format. At the same time, more 3IMDs can be suppressed, and compared with MMI-DPMZM, the structure reduces the influence of the change of controllable parameters on the link performance of ROF. Compared with the ROF link using DDMZM, the SFDR is increased by 17.9 dB, and the link loss is only increased by 0.42dB.Compared with the ROF link using MMI-DPMZM, the MMI-SPMZM can further increase its SFDR by 1.5dBunder the condition that the link loss remains the same. All the simulation results are consistent with the theoretical derivation.
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN761

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本文编号：2105920