高保真微波光子链路模块化研究
发布时间：2021-02-03 17:46
微波光子学是将微波射频技术与光子学技术结合起来的一门新型学科,在光域完成电信号的处理,包括信号的生成、传输、混频、滤波等。微波光子链路具有通信容量大、传输损耗小、体积小、重量轻和抗电磁干扰等优点,在卫星通信、雷达、电子战和有线电视等领域具有广阔的应用前景。本文主要研究微波光子链路的模块化设计,分析测试光模块的主要性能参数及通信数据传输速率,优化光链路传输性能,设计制作高性能的微波光子链路收发模块。本文首先介绍了微波光子链路的研究背景、应用领域以及国内外研究现状,分析对比直接调制微波光子链路和外调制微波光子链路的系统组成原理,结合课题需要,选择直调光链路作为本文研究重点,分析其主要性能参数的影响因素,并基于同轴型直调DFB激光器和同轴型光电探测器设计制作了一款工作频率为1GHz6GHz的超宽带微波光子链路收发模块,并对光收发模块进行了性能测试和通信应用测试。光模块性能测试结果表明,本文所设计的光模块在整个带宽内增益平坦度为±7.5dB,2.4GHz频段输入1dB压缩点为6.9dBm,压缩动态范围为144dBc/Hz,无杂散动态范围为105dBc/Hz,噪声系数为39...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
链路增益与频率响应的关系
（2-14）（2-15）可以看出，除了热噪声外，RIN 噪声和散粒噪声都和探测器平均接收光功率有关，假设光电探测器响应度 0.85A/W，负载阻抗为50 ，RIN 为-150dBc/Hz，图2.5给出常温下1Hz系统带宽三种噪声以及总噪声随探测器接收光功率变化的关系。图2.5 系统噪声与探测器接收光功率的关系由图 2.5 可以看出，热噪声是与接收光功率无关的变量，散粒噪声与 RIN 噪声均与探测器的接收光功率成正比，且 RIN 噪声相比散粒噪声变化较快。探测器接收光功率较小时，链路总噪声受限于系统热噪声，随着探测器接收光功率的增加，RIN 噪声迅速增大，链路总噪声的变化率逐渐接近于 RIN 噪声，链路总噪声逐渐受限于 RIN噪声。一般探测器的接收光功率在 0~10dBm 左右，从图 2.5 看出，在此范围内链路噪声主要受RIN噪声影响
沿用 2.1 小节的增益频响分析时激光器和探测器的基本参数，得到噪声系数与系统频响的关系如图 2.6 所示。图2.6 噪声系数与频率的关系由图 2.6 可以看出，微波光子链路的噪声系数随输入信号频率的增加而增大，输入信号频率低于 1GHz 时，噪声系数小于 17dB。为了使得噪声系数尽量小，需要选择斜线效率比较大的激光器，减小光链路传输损耗、降低激光器的 RIN 噪声等。同时，减小激光器输出光功率也可以减小链路噪声，但同时会影响链路的动态范围。除了上述提到的措施外，调节链路的阻抗匹配、采用 BPD 探测技术等都能有效降低系统的噪声系数。2.4 动态范围微波光子链路的动态范围显示了链路无失真传输信号的能力，通常由链路的非线性以及噪声水平决定。动态范围[26]的定义主要分为两种
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种宽带直调RoF链路的模块化设计[J]. 陈国帅,杨艳锋,谢嘉威,蒋高健,郑锐. 光通信技术. 2017(06)
[2]一种紧凑微带增益均衡器的仿真和设计[J]. 李光. 现代雷达. 2016(06)
[3]10MHz～4GHz超宽带微波光电子系统设计[J]. 吴仕喜,雷振亚,陈晋吉,王瑞华. 微波学报. 2012(S3)
[4]探测器非线性对微波光子链路性能的影响[J]. 洪俊,杨春,崇毓华,李向华. 光电子.激光. 2011(08)
[5]灵敏度与误码率关系分析及其快速测试[J]. 朱梦霞,樊志刚,梁国涛. 光通信研究. 2010(06)
[6]宽带信道增益平坦度仿真设计[J]. 闫鸿. 电讯技术. 2010(08)
[7]微波光链路的噪声系数分析[J]. 金丽丽,陈福深,陈吉欣. 激光与光电子学进展. 2009(11)
[8]RoF技术分析及其应用[J]. 黄嘉明,陈舜儿,刘伟平,黄红斌. 光纤与电缆及其应用技术. 2007(02)
[9]光纤CATV系统中DFB激光器的非线性失真及补偿[J]. 王辉,陈德华,杨祥林. 东南大学学报. 1999(04)
[10]半导体激光器输出功率的线性特性研究[J]. 吴正茂,陈建国,夏光琼,卢玉村. 光子学报. 1996(01)
博士论文
[1]大动态范围微波光子链路的研究[D]. 李向华.东南大学 2015
硕士论文
[1]基于直接调制DFB激光器的RoF链路收发模块研究[D]. 方磊.大连理工大学 2013
[2]毫米波增益均衡器[D]. 王欢.电子科技大学 2013
[3]基于VCSEL的ROF链路收发模块研究[D]. 王震宇.浙江大学 2011
本文编号：3016915
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
链路增益与频率响应的关系
（2-14）（2-15）可以看出，除了热噪声外，RIN 噪声和散粒噪声都和探测器平均接收光功率有关，假设光电探测器响应度 0.85A/W，负载阻抗为50 ，RIN 为-150dBc/Hz，图2.5给出常温下1Hz系统带宽三种噪声以及总噪声随探测器接收光功率变化的关系。图2.5 系统噪声与探测器接收光功率的关系由图 2.5 可以看出，热噪声是与接收光功率无关的变量，散粒噪声与 RIN 噪声均与探测器的接收光功率成正比，且 RIN 噪声相比散粒噪声变化较快。探测器接收光功率较小时，链路总噪声受限于系统热噪声，随着探测器接收光功率的增加，RIN 噪声迅速增大，链路总噪声的变化率逐渐接近于 RIN 噪声，链路总噪声逐渐受限于 RIN噪声。一般探测器的接收光功率在 0~10dBm 左右，从图 2.5 看出，在此范围内链路噪声主要受RIN噪声影响
沿用 2.1 小节的增益频响分析时激光器和探测器的基本参数，得到噪声系数与系统频响的关系如图 2.6 所示。图2.6 噪声系数与频率的关系由图 2.6 可以看出，微波光子链路的噪声系数随输入信号频率的增加而增大，输入信号频率低于 1GHz 时，噪声系数小于 17dB。为了使得噪声系数尽量小，需要选择斜线效率比较大的激光器，减小光链路传输损耗、降低激光器的 RIN 噪声等。同时，减小激光器输出光功率也可以减小链路噪声，但同时会影响链路的动态范围。除了上述提到的措施外，调节链路的阻抗匹配、采用 BPD 探测技术等都能有效降低系统的噪声系数。2.4 动态范围微波光子链路的动态范围显示了链路无失真传输信号的能力，通常由链路的非线性以及噪声水平决定。动态范围[26]的定义主要分为两种
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种宽带直调RoF链路的模块化设计[J]. 陈国帅,杨艳锋,谢嘉威,蒋高健,郑锐. 光通信技术. 2017(06)
[2]一种紧凑微带增益均衡器的仿真和设计[J]. 李光. 现代雷达. 2016(06)
[3]10MHz～4GHz超宽带微波光电子系统设计[J]. 吴仕喜,雷振亚,陈晋吉,王瑞华. 微波学报. 2012(S3)
[4]探测器非线性对微波光子链路性能的影响[J]. 洪俊,杨春,崇毓华,李向华. 光电子.激光. 2011(08)
[5]灵敏度与误码率关系分析及其快速测试[J]. 朱梦霞,樊志刚,梁国涛. 光通信研究. 2010(06)
[6]宽带信道增益平坦度仿真设计[J]. 闫鸿. 电讯技术. 2010(08)
[7]微波光链路的噪声系数分析[J]. 金丽丽,陈福深,陈吉欣. 激光与光电子学进展. 2009(11)
[8]RoF技术分析及其应用[J]. 黄嘉明,陈舜儿,刘伟平,黄红斌. 光纤与电缆及其应用技术. 2007(02)
[9]光纤CATV系统中DFB激光器的非线性失真及补偿[J]. 王辉,陈德华,杨祥林. 东南大学学报. 1999(04)
[10]半导体激光器输出功率的线性特性研究[J]. 吴正茂,陈建国,夏光琼,卢玉村. 光子学报. 1996(01)
博士论文
[1]大动态范围微波光子链路的研究[D]. 李向华.东南大学 2015
硕士论文
[1]基于直接调制DFB激光器的RoF链路收发模块研究[D]. 方磊.大连理工大学 2013
[2]毫米波增益均衡器[D]. 王欢.电子科技大学 2013
[3]基于VCSEL的ROF链路收发模块研究[D]. 王震宇.浙江大学 2011
本文编号：3016915
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