单边带光纤承载射频系统的性能改进研究

在光纤承载射频(RoF)系统中,针对普通单边带信号中光载波分量和光边带分量之间功率差较大的问题,提出了一种利用集成马赫-曾德尔调制器(MZM)生成单边带信号的改进方法.通过调节该集成MZM中直流臂上的直流偏压,对于任意调制指数,单边带信号中两个分量的功率都能够平衡,即得到最优的0 dB载边比(CSR).理论分析了集成M...     

基于双平行马赫曾德调制器的动态可调光载波边带比光单边带调制：理论分析与实验研究

理论分析并实验研究了一种基于双平行马赫曾德调制器(DP-MZM)具有动态光载波边带比(OCSR)调谐能力的光单边带(OSSB) 调制实现方案, 方案利用DP-MZM内部集成的三个独立的调制单元, 分别实现OSSB调制、光载波移相和光信号干涉, 最终, 仅需改变调制器的一个偏置点, 就实现了OCSR的动态调谐, 实验得到了小信号调制(调制系数m=0.2)下, OCSR的可调范围-20.8–23.5 dB. 并分析了OCSR与射频功率之间的对应关系, 通过本方案调谐至最佳的OCSR可提高模拟光链路接收灵敏度. 关键词： 光纤通信 微波光子 光载波边带比 光单边带调制     

光相位调制器和光强度调制器产生40GHz光载OFDM毫米波信号的传输性能比较

实验研究了分别采用光相位调制器和光强度调制器产生40GHz光载正交频分复用(OFDM)信号的毫米波光纤无线通信(ROF)系统,并比较了二者的传输性能。在中心站,将20GHz的射频(RF)正弦波信号与2.5Gb/s的OFDM信号混频后驱动相位调制器或强度调制器进行双边带(DSB)调制,产生的光载OFDM信号的毫米波经标准单模光纤(SSMF)传输到基站。在基站,经光纤布拉格光栅(FBG)滤除中心载波后的光调制信号经光电检测器转换成电调制信号,再与射频信号混频,恢复出基带OFDM信号,而分离出来的中心载波信号可以用于实现波长重用。实验验证了OFDM信号峰值-平均(峰均)功率比大小对系统误码率的影响。实验结果显示,在大入纤功率情况下,相位调制和强度调制产生的毫米波光信号经过50kmSSMF传输后,其功率代价分别为小于0.5dB和大于1dB。说明光相位调制器产生光载毫米波加载OFDM信号在光纤中的传输性能优于光强度调制器。     

基于光载波抑制调制的可调谐高倍频毫米波信号发生器

提出了一种基于改进的光载波抑制调制方式的光学生成高倍频可调谐毫米波的方案.该方案利用均匀光纤光栅型声光可调谐滤波器选取光载波抑制信号中的两个边带分量进行拍频,实现高倍频且倍频因子可调的毫米波信号的生成.为避免色散所致的码元时移效应,将基带数据信号仅调制到光载波抑制信号的一个边带分量上.仿真验证了倍频因子分别为2,6,10,14,18和22的毫米波信号的生成.另外,对22倍频下的光载无线电系统的链路性能进行了仿真分析,毫米波信号在调制2Gbit/s的非归零码型数据信号经50km的光纤传输后,系统的眼图仍保持良好的睁开度,链路的功率代价仅为0.4dB.系统具有良好的传输性能,可以满足通信系统的需求.     

承载正交频分复用信号的58GHz光载毫米波波分复用光纤无线通信系统

实验研究了一种采用马赫-曾德尔强度调制器和光交叉复用器(IL)产生58 GHz光载毫米波传输正交频分复用(OFDM)信号的波分复用光纤无线通信(WDM-ROF)系统。中心站的4路连续光波耦合后输入射频(RF)信号频率为29 GHz的强度调制器进行双边带(DSB)调制,再用另一个强度调制器将2.5 Gb/s的OFDM信号调制到DSB信号上。经20 km单模光纤(SMF)传输至基站,通过IL将中心载波和一阶边带分离。经可调谐光滤波器(TOF)滤取所需信道的一阶边带,由高速光电检测器产生58 GHz的电毫米波,利用相干解调恢复下行OFDM基带数据信号。实验结果表明,在无色散补偿和误码率为10-3的条件下,下行OFDM信号经光纤传输20 km后的功率代价小于0.5 dB,而且星座图依然清晰。     

三角形谱啁啾光纤光栅的制备及其在光纤无线单边带调制系统中的应用

本文涉及一种三角形谱啁啾光纤光栅的制备以及其在光纤无线(radio over fiber,RoF)单边带调制系统中的应用.基于相位掩模法和变速度折射率调制,实验制备了底部变化范围1.9 nm、透射深度0—15 dB的三角形谱啁啾光纤Bragg光栅,利用其透射谱具有较大负向斜边,研究了其在RoF系统中的应用.方案仅使用一个三角形谱光纤光栅,实现了以下两种功能: 1)双边带调制信号到单边带调制信号转换; 2)降低信号的载波边带比(carrier-to-sideband ratio,CSR),提高接收灵敏度.并 关键词： 光纤通信 微波光子 光纤布拉格光栅 单边带调制     

基于注入半导体激光器的微波副载波相位调制信号产生

光载无线技术是解决终端超宽带无线通信的重要方法,光信号与微波/毫米波信号的融合处理技术在光-无线的数据格式转换中至关重要.提出了一种基于相位调制信号光注入Fabry-Perot型半导体激光器实现微波副载波相位调制信号产生的方法.光学注入半导体激光器的输出光场会产生一周期(P1)振荡效应, P1振荡产生的边带实现了相位调制信号光的调制分量的放大,被放大的调制分量与注入光载波在激光器腔内拍频形成微波副载波.注入光相位的变化导致新产生的微波副载波相位变化, 实现了注入信号光相位信息转化为微波副载波相位信息.本系统完成1.3 Gb/s, 2.7 Gb/s, 2 Gb/s光相位调制信号到微波副载波相位调制信号的转换,并测量了微波的单边带相位噪声. 通过光电转换和电域混频将还原出的光基带信号与原信号进行逻辑对比,证明了数据信息转换的正确性.     

一种改进的双边带调制产生光毫米波的方案

提出了应用于光纤无线通信系统中一种改进的双边带调制产生光毫米波方案。在中心站采用强度调制将射频信号调制到光载波上产生一个双边带信号,滤掉中心载波后,利用光交叉复用器把双边带信号的上下边带模分开,将数据速率为2.5Gbit/s的基带信号调制到下边带模后,再与未调信号耦合后产生光毫米波,然后通过单模光纤传输至基站,在基站经过光电转换后产生电毫米波信号。从理论上对该毫米波的色散特性进行了分析,发现毫米波的接收功率不会周期的衰减。同时通过实验研究表明,下行链路信号通过光纤能传输50km而不需要色散补偿,功率代价小于1dBm。因此,该方法产生的光毫米波能有效克服光纤色散引起的信号时延而导致的基带信号退化,适合于远距离传输。     

基于级联DMZM的24倍频ROF系统

为提高光载无线（radio over fiber,ROF）中光生毫米波的倍频系数及降低系统的复杂度，提出了一种基于级联双驱动马赫曾德尔调制器（dual-drive Mach-Zehnder modulator,DMZM）与高非线性光纤（highly nonlinear fiber,HNLF）相结合的24倍频毫米波光载无线通信系统；通过调节参数使两个调制器均工作在最大偏置点，产生频谱纯净的四阶光边带，采用单边带调制的方式将数据信号加载到4阶边带而后两边带耦合传输，经过HNLF的四波混频效应后滤波得到12阶光边带，最终由光电探测器（photo detector,PD）拍频生成高质量的24倍频毫米波信号。此外，分析了HNLF的长度、入纤光功率以及标准线性光纤对系统性能的影响，仿真结果表明，当系统处于无差错传输时，背靠背（back-to-back,BTB）传输与经30 km光纤传输后的功率代价为2.5 dB。该方案结构简单、成本低廉、倍频系数高，为微波光子学的发展提供了一种新途径。     

基于载波抑制单边带调制的微波光子本振倍频上转换方法

提出了一种基于载波抑制单边带调制的微波光子本振倍频上转换方法.通过将本振信号加载在马赫-曾德尔调制器上产生±1阶本振边带,利用光纤光栅进行边带分离,将–1阶本振边带作为载波输入双平行马赫-曾德尔调制器进行二次调制.中频信号通过90°电桥加载在双平行马赫-曾德尔调制器上,并使其工作在载波抑制单边带调制状态.最后将输出的中频单边带调制信号与光纤光栅反射的+1阶本振单边带信号进行合路拍频,即可获得频率为2w_(LO)+w_(IF)的上变频信号.为了验证该方法的有效性,搭建了上变频链路并进行了性能测试,实验结果表明链路的输出光谱和频谱较为纯净,经过单边带调制后的光谱杂散抑制比达到了22.5 dB,产生的本振倍频上转换信号的杂散抑制比达到了23.6 dB,系统的无杂散动态范围达到了96.1 dB·Hz~(2/3).该本振倍频上转换方法可有效降低对本振信号的频率需求,并且产生的上转换信号纯净度较高,为光载无线通信、光控相控阵雷达等系统中的高频发射提供了有效途径.     

基于新型偏振稳定毫米波发生器的光载无线通信下行链路

为了降低ROF系统成本,增加传输距离,提高系统性能, 提出了一种基于新型偏振稳定毫米波发生器的光载无线通信下行链路传输系统.与传统ROF系统相比, 该系统利用保偏光纤光栅选频产生的两个偏振稳定激光信号拍频产生毫米波, 易于实现并降低了功率噪声对系统的影响.仿真分析了该系统中环形激光器强度、谱线宽度、保偏光纤光栅反射谱特性对毫米波性能的影响;分析了系统中保偏光纤光栅的群时延、长度、色散,双波长激光信号脉冲包络宽度、啁啾系数对毫米波频率的影响.优化保偏光纤参数, 差频产生60 GHz的毫米波信号,并分析该毫米波信号在ROF下行链路的传输性能,结果表明该毫米波 作为副载波调制到光波上从中心站传输80 km至基站后经天线发射至用户端,解调仍然得到很好的眼图, 充分证明了本方案的优越性能.     

光载毫米波上变频系统的设计与研究

对光载毫米波(ROF)系统中毫米波副载波的上变频方案进行了理论分析及仿真研究。在中心站端通过30GHz的本地振荡源,采用载波抑制技术得到了差频为60GHz的光载射频信号,即在中心站实现了上变频的处理。该系统不需要在基站设置高频震荡源,大大降低了ROF系统的成本,满足了未来光无线通信系统中不断增长的载波频率的要求。同时,理论分析了中心站上变频的信号产生方法,搭建了仿真系统,结合理论分析结果,验证了该方案产生的ROF信号在光线中的传输性能及传输距离。     

一种改进的生成四倍频光毫米波的传输方案

针对光载无线通信系统中并联双驱动马赫-曾德尔调制器(MZM)的四倍频方案产生功率周期性衰落效应,以及传输距离短的不足,提出了一种改进的抑制双边带调制产生光毫米波方案。首先在并联MZM后用波分复用(WDM)分离抑制双边带信号的两个边带,将基带信号调制到下边带,再与未调信号耦合后产生光毫米波,最后传输至加入前置补偿的光纤链路中。用optisystem7.0软件对改进方案进行了仿真,结果表明用此类结构不仅能得到高纯度的四倍频光毫米波,还可以消除上述的效应,实现了更长距离、更佳性能的传输。     

应用于ROF系统中的单边带调制微波毫米波生成技术研究

介绍了单边带调制微波毫米波生成技术研究的背景及意义,综述了几种主要的单边带调制微波毫米波生成技术方案,包括移相法、滤波法、非线性效应法,以及在此基础上的改进方法,如应用于ROF系统中基于谐波抑制的新型单边带调制方案、应用超窄双传输峰光纤光栅实现光学单边带调制等。还介绍了两种新型单边带调制生成微波毫米波技术,包括基于极性反转电光调制器的单边带调制技术以及新型光学注入锁定单边带调制实验系统     

直接探测系统中两种单边带光信号调制与恢复方法的研究

从理论上阐释了基于独立双驱动马赫-曾德尔调制器(DDMZM)和同相正交调制器的两种单边带光信号调制原理。通过研究100 Gbit/s速率75 km标准单模光纤传输系统中的16-正交幅度调制单边带信号,分析了两种方法的参数调优原理。接收端使用Kramers-Kronig(KK)算法恢复单边带信号并消除信号与信号间的拍频串扰。结果表明,由于调制器的非线性以及单边带信号的载波信号功率比的影响,在误比特率为3.8×10~(-3)的7%硬判决前向纠错门限上,使用基于KK算法的接收机的虚载波方法与DDMZM方法相比,能够降低接收光功率约2.3 dB。     

采用级联相位调制器和强度调制器产生四倍频光载毫米波的光纤无线通信系统

理论和实验研究了基于载波抑制原理采用级联的相位调制器和强度调制器产生四倍频光载毫米波的原理。基于此原理,在中心站利用10 GHz的本振射频信号,通过调节两个调制器的相位差和强度调制器的偏置电压产生40 GHz光载毫米波信号,2.5 Gb/s的基带数据信号直接调制在光载毫米波上,经过20 km标准单模光纤传输至基站。实验研究表明,下行链路信号通过20 km标准单模光纤传输后,传输功率代价小于0.8 dBm,基带信号眼图依然清晰张开,简化了系统配置,信源稳定可靠。     

光探测器偏压调制技术的理论研究

为了简化和改善光载无线通信系统,提出了一种光探测器偏压调制技术,利用PIN光探测器(PIN-PD)和单行载流子光探测器(UTC-PD)的输出光电流随偏压变化的特性进行调制.采用光探测器偏置调制技术,光电探测和调制可以在一个光探测器上同时实现.研究表明当入射光功率为2.93dBm时,PIN-PD在10GHz射频副载波上的调制带宽为800 MHz,UTC-PD在150GHz射频副载波上的调制带宽为18.75GHz.调制带宽随入射光功率的增大而增大,当入射光功率为12.93dBm时,UTC-PD在150GHz射频副载波上的调制带宽可达25GHz.调制深度与正弦偏压调制信号的最小值有关.     

新型四倍频光生毫米波矢量信号调制技术

提出一种基于双并联马赫-曾德尔调制器(MZM)的新型四倍频光生毫米波技术,并用于矢量信号调制。传统的四倍频调制技术,由于数据信号同时调制到+2,-2阶边带上,拍频检测后两个边带上数据信号会产生相位叠加,只适用于不归零码(NRZ)等强度调制格式。提出的矢量信号调制技术将数据信号调制在一个-1阶边带上,另一个+3阶边带不携带数据,在拍频检测后幅度和相位信息被正确保留。同时,四倍频模块降低了传输过程中对电和光器件的带宽需求。理论分析和仿真结果表明,通过此方法产生的携带在60GHz载波上的6.25×108 symbol/s的四相相移键控(QPSK)信号,经过20km单模光纤传输后,误差向量幅度(EVM)损耗可以忽略。     

基于外调制器的可控八倍频光载毫米波生成技术研究

采用了二加一的结构,提出了一种基于三并联集成马赫-曾德尔调制器(MZM)、可应用于毫米波光载无线通信(RoF)系统的新型高质量八倍频光载毫米波信号生成方案。该方案通过利用两个子马赫-曾德尔调制器(subMZMs)间射频(RF)驱动信号的电相位差为90来很好地消除两种冗余边带,再使用第三个子马赫-曾德尔调制器(sub-MZM)的偏压调整来获取最佳信号。仿真结果表明在不采用任何光或电滤波器的情况下,常规消光比(30dB)时,射频杂散抑制比(RFSSR)可以达到38.3315dB。而在理想消光比(100dB)时,光边带抑制比(OSSR)最高可达61.22878dB。该方案在理想和常规消光比下均能得到高质量的毫米波信号。     

基于单边带调制单载波频域均衡技术的研究

单载波频域均衡技术在无线通信中是极为成熟且研究广泛的信道均衡及补偿技术,该技术采用高速数字信号处理将电信号从时域变换到频域进行均衡补偿。在光纤通信系统中,提出采用单载波频域均衡技术对接收信号进行电域色散补偿,在10 Gb/s的单边带幅移键控(ASK)调制光信号经过50,80和100 km普通单模光纤传输之后,验证了频域均衡对色散补偿的效果。其中单边带ASK调制光信号基于有限冲击响应希尔伯特变换,利用一个双臂马赫-曾德尔(MZ)调制器级联一个相位调制器来产生。结果证明,频域均衡模型能有效提高眼图开启度和降低时钟抖动,随着传输距离的增加,改善效果更加显著。最后在分析系统均衡和补偿效果参数的基础上,得出了实现最佳频域均衡效果的单边带调制点。