基于微波光子技术应用的光载无线系统研究

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1、基于微波光子技术应用的光载无线系统研究摘要光载无线(ROF)系统充分结合了光纤通信与无线通信二者的优点，能够提供高速率的无线接入。本文从微波光子学的角度出发，对ROF系统的多个单元技术进行了理论探讨和实验研究。论文主要工作如下：1．基于马赫泽德调制器(MZM)的光生毫米波技术及其无线多业务混合ROF系统应用。对MZM调制器进行模拟调制时的非线性特性进行了理论分析，提出并实现了一种基于单个MZM调制器和梳状滤波器同时产生二倍频微波和六倍频毫米波的方法。实验中，5．8GHz的微波信号经过带宽为10GHz的电光调制器和25／50GHz的光梳状滤波器，全光产生了l1．2

2、GHz的微波信号和34．8GHz的毫米波信号，并在34．8GHz毫米波上成功演示了1．25Gbit／s高速数据的光纤和无线传输。基于上述方法，并与偏振复用技术相结合，提出了一种可以同时提供有线和无线多业务混合接入的ROF系统方案。2．基于电光相位调制器(PM)的毫米波相位调制技术及其全双工ROF系统应用。提出并实现了一种基于电光相位调制器对光生毫米波进行相移键控(PSK／DPSK)调制的方法。实验中，光生毫米波的上、下边带分别反向通过电光相位调制器，由于电光相位调制器的单向工作特性，上、下边带之间会产生受数字信号控制的相位差，光电检测拍频以后就得到了PSK调制的

3、毫米波。结合上述调制方案，采用一个半反射光纤光栅和一个低插入损耗的强度调制器实现了一种无源基站的全双工ROF系统，并进行了上行和下行的传输实验。实验中，实现了对32GHz的毫米波的相位调制，承载1．25Gbit／s的下行数据，经过20km的光线传输，功率代价为0．8dB。上行链路1．25Gbit／s数据采用幅度调制，经过20km光纤传输，功率代价为0．2dB．3．基于非线性光纤环镜(NOLM)的超宽带(UWB)脉冲产生技术。理论分析了基于NOLM的光开关原理，提出并实现了基于UNOLM全光产生UWB脉冲的方法。利用NOLM环的光开关效应，产生时域重叠的正负高斯脉

4、冲，然后通过光纤的色散作用将承载在不同光波长上的正负脉冲进行适当的延时，最后通过光电探测效应得到了不同形状、不同极性，频谱结构符合美国联邦通信委员会(FCC)要求的UWB脉冲。上述方法可以实现UWB脉冲的脉冲极性调制和脉冲形状调制。另外，在产生脉冲过程中用作色散介质的单模光纤同时可以用于中心局到远端结点之间UWB光脉冲的传输，在中心局采用一个波长可调谐的激光器则可以适用于不同传输距离的远端结点。实验得到的一阶UWB脉冲其中心频率为5．2GHz，10dB带宽为8．7GHz(0．8GHz至9．5GHz)，其带宽百分比为167％。实验得到的二阶UWB脉冲，其中心频率为

5、6．2GHz，10dB带宽为8．1GHz(2．4GHz到10．5GHz，带宽百分比为130％。关键词光载无线系统微波光子学光生毫米波全光矢量调制超宽带北京邮电大学硕士论文RESEARCHESOFRADIO．OVER．FIBERSYSTEMBASEDONMICRO、删EPHOTONICSTECHNOLOGIESAPPLICATIONABSTRACTRadio．over-Fiber(ROF)systemcanprovidehighspeedwirelessaccessbecauseitcombinesadvantagesofbothopticalfibercommu

6、nicationsandwirelesscommunications．Consequentlyitreceivesmoreandmoreattentions．Inthisdissertation，theoreticalandexperimentalresearchesonthekeytechnologiesofRadio—over-Fibersystembyusingmicrowavephotonictechnologieshavebeenmade．Theworksinthisdissertationinclude：1．OpticalgenerationofMi

7、llimeterwaveandRadio—over-fibersystemforhybridservicesaccessbasedontheMach．ZhenderModulator(MZM)．ThenonlinearityofMZMwastheoreticallyanalyzedandamethodofsimultaneouslygenerationbothdouble—frequencymicrowaveandsextuple．frequencymillimeterwavebaseonaMZMandacombfilterwasproposedandreali

8、zed．Intheexp