光载射频通信系统中电光调制器偏压控制技术研究

发布时间：2020-05-20 21:56

【摘要】：集成了无线通信以及光纤通信技术优点的光载射频(RoF)技术应用越来越广泛。作为RoF系统关键器件之一的电光调制器受限于材料特质,会在外部因素的影响下发生偏压漂移现象,严重影响RoF系统的通信质量,这对电光调制器的偏压控制提出了极大要求。针对电光调制器的偏压漂移问题,本文进行了偏压控制研究,提出了针对提高系统无杂散动态范围的线性优化方案中DPMZM的任意点偏压控制系统,并针对所提出方案的不足进行改进,在此基础上设计了硬件电路。论文从电光调制器工作的物理基础入手,说明了电光调制器发生偏压漂移的现象及其原因,介绍了几种常用的电光调制器以及常用的调制方式,着重介绍了一种基于DPMZM的线性优化方案,该方案通过调整DPMZM三个偏置点到最优点,抵消系统三阶交调干扰以达到增大系统无杂散动态范围的目的。论文详细阐述了几种马赫-曾德尔调制器的偏压控制方案,其中包括直流功率检测法、导频信号法,以及直流功率检测法的改进方法——后向光功率检测法,对以上方案的原理进行了理论推导,分析了其各自的优缺点;之后介绍了一种利用导频法控制DPMZM工作于最大点、最小点以及正交点的常用工作点方案,对该方案进行了理论推导证明,分析了该方案的优势和劣势。论文针对所介绍的线性优化方案,说明了DPMZM在此场景下进行偏压控制的必要性,提出了一种基于三导频分时隙检测谐波分量比值的DPMZM任意点偏压控制方案,详细介绍、推导了该方案的原理,并对该方案进行仿真验证,针对验证过程中出现的误差分析产生原因,并提出有效的改进措施。最后针对提出的DPMZM的三导频偏压控制方案,给出该方案中偏压控制的具体电路结构,对完整电路按功能分模块单独实现,包括前置放大、滤波、数据处理、导频生成以及供电模块等,综合选择合理器件对各功能模块进行原理说明、参数调整、仿真验证,说明电路的可行性,最后搭建相对完整的偏压控制硬件系统。
【图文】：

框图,最小系统,框图,电光调制

图2.1 RoF 最小系统框图oF 系统实现通信的关键步骤包括将携带信息的电信号调制到光载波上进行传输。RoF 系统中完成这一功能的器件为电光调制器，已调光信号进行远距离传输。系统接收端通过光电探测器将已调光信号转换为射频续处理。其中，偏压控制模块用于保证调制过程中电光调制器直流偏置见，电光调制技术是 RoF 系统的核心技术之一，偏压控制研究的意义节，因此，本文将先对电光调制原理进行介绍，包括直接调制和外调制，之后总结介绍电光调制器以及 RoF 系统中常用的几种调制方案。光调制技术携带传输信息的电信号调制到光载波上的过程称为电光调制。信号调制统信号的传输质量有决定性的影响。现在主流的调制技术分为直接调制

直接调制,原理框图

调制后的信号在光纤中传输并在接收端通过光电探测器转换为电信号，进行后续传输处理。图2.2 直接调制原理框图原理直接、结构简单、易于实现是直接调制技术的优势，因此直接调制成为早期光纤通信主流调制方式。但是直接调制也存在很多问题，比如直调激光器存在驰豫区间，导致开始的输出是震荡的、不稳定的，影响信号的调制质量，导致直接调制的调制频率受到很大的限制；再如当调制大带宽信号时，受半导体材料折射率因驱动电流变化而产生动态变化的特性影响，激光器产生的光强随电流强度变化，相位也会产生变化，相位变化又反映到输出光的频率动态变化，，这就是啁啾现象。啁啾现象严重影响光信号的传输距离。因此直接调制仅适用于半导体光源，同时不适应长距、高速的通信场景。图2.3 直调激光器功率控制模块图 2.3 所示为笔者设计的直调光链路中 LD 供电以及功率控制模块。该模块可以实现 LD 的功率控制
【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】：2018
【分类号】：TN761;TN929.11

【参考文献】