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太赫兹无线通信系统研究与设计

发布时间:2018-03-20 21:00

  本文选题:太赫兹波 切入点:太赫兹通信 出处:《电子科技大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:根据Edholm的带宽定律,人们对于无线短距离通信的带宽需求基本每隔18个月翻一番,为了提供足够高的通信带宽,采用更高的载波频率成为了必须的途径,这就要求未来通信载波要拓展到太赫兹波频段,太赫兹无线通信因而也就成为了下一代无线短距离通信的重要研究课题。目前大部分对于太赫兹无线通信系统研究通常采用两种方法,一种方法是基于现有微波通信技术,另外一种是采用直接调制太赫兹源的方法。不同于这两种方法,本文从基于空间直接调制的方式出发,研究了一种基于空间直接调制技术的太赫兹无线通信系统。研究了太赫兹波的传输机理、太赫兹波调制解调技术和通信编解码技术,重点探索了太赫兹波的直接调制技术方案,并在此基础上,构建了330GHz载波频率的太赫兹无线通信系统,实现了图片等文件的无线传输。首先,本文研究了太赫兹波在大气中的传输特性,从氧气和水汽的大气吸收谱出发,研究了氧气和水汽对0-1THz波段的吸收特性,建立了太赫兹波在大气中的传输信道模型,提供了0-1THz波段的太赫兹波大气传输窗口。接着,本文探索了一种基于石墨烯/半导体硅复合结构(Graphene on Silicon,GOS),通过对结构的设计,研究出调制速率达到1MHz、调制深度50%以上、工作频带覆盖0.2-2THz频段的新型全光学太赫兹调制器,证明了其可以作为良好的太赫兹波调制器,并建立了基于GOS调制器的太赫兹无线通信系统模型。最后,本文通过软硬件结合方式,利用LabVIEW与NI6251数据采集卡,设计了可以用于GOS调制方式的信号编解码方案,完成了通信系统的基带信号处理过程。进而构建了基于GOS的330GHz太赫兹无线通信系统,通过对图片的传输实验测试和分析,证明了通信系统具有500Kb/s以上的通信速率。通过对于空间性直接调制器及相应的太赫兹无线通信系统研究,本文为今后太赫兹无线通信系统设计研究,尤其是300GHz以上太赫兹通信系统构建提供了一个重要的研究思路和方向。
[Abstract]:According to the law of the people for the Edholm bandwidth, the bandwidth requirement of short distance wireless communication is basically doubled every 18 months, in order to provide high enough communication bandwidth, has become the necessary way with higher carrier frequency, which requires future communication carrier to expand into the terahertz wave band, terahertz wireless communication becomes the next generation of short distance wireless communication is an important research topic. Most of the current research on terahertz wireless communication systems usually use two methods, one method is based on the existing microwave communication technology, the other is using the method of direct modulation of terahertz source. Different from the two methods, this paper from the space direct modulation based on the research of a terahertz wireless communication system based on spatial direct modulation technology. The transmission mechanism of terahertz, terahertz wave modulation and demodulation technology Communication and codec technology, explores the direct modulation scheme of terahertz wave, and on this basis, the construction of terahertz wireless communication system 330GHz carrier frequency, to achieve the wireless transmission of pictures and other documents. Firstly, this study the terahertz wave propagation in the atmosphere, starting from the absorption spectrum of oxygen and water vapor the atmosphere, to study the characteristics of 0-1THz band absorption of oxygen and water vapor, a transmission channel model of terahertz wave in the atmosphere, provides a 0-1THz band THz atmospheric transmission window. Then, this paper explores a graphene / silicon composite structure based on (Graphene on Silicon, GOS), through the design of structure the study of the modulation rate reached 1MHz, more than 50% new all optical modulation depth, terahertz modulator band covering 0.2-2THz band, proved its can be used as a good terahertz Zibo modulator, and the establishment of a terahertz wireless communication system model based on GOS modulator. Finally, this paper through the combination of hardware and software, using LabVIEW and NI6251 data acquisition card, the design can be used for signal GOS modulation coding and decoding scheme, the baseband signal processing communication system. And then build a 330GHz terahertz wireless communication system based on GOS, through the transmission of experimental testing and analysis of images, proved that the communication system has a communication rate of more than 500Kb/s. Through the space of direct modulator and corresponding terahertz wireless communication system research, this paper design of terahertz wireless communication system in the future research, especially above 300GHz terahertz communication system provides an important study on the thinking and direction of construction.

【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN92

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本文编号:1640783

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