《王鹏答辩》PPT课件

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1、基于光纤技术的超宽带脉冲产生研究电子信息学院答辩人：王鹏指导教师：韩兴文目录经费支出研究背景及创新点FCC对超宽带的定义利用光纤产生超宽带脉冲信号原理图相关公式及分析仿真波形仿真结论产生超宽带脉冲信号的电路方法三极管产生超宽带脉冲的软件仿真三极管产生超宽带脉冲的硬件实现主要参考文献结束及致谢logo经费支出学生论文发表费用1300元（版面费+审稿费）参考书籍、软件等费用350元实验耗材及制作印刷电路板等相关费用520元元器件200元调研差旅费（车船费、住宿费等）350元查阅资料、复印费200元市内交通费100元共计：3020元研究背景及创新点超宽带技术是近年来无线通信技术领域的研究热点，作为超

2、宽带技术的关键环节-超宽带脉冲信号的产生技术是本课题重点研究，它对利用超宽带进行通信和探测具有关键作用。本次课题的思路是将光纤的色散特性应用到超宽带脉冲产生信号中。人们一般认为光纤色散对单模光纤带来的总是负作用，而通过对单模光纤与相位调制器结合得到全光带通微波滤波器的研究表明,利用光纤色散特性可产生超宽带脉冲信号。这也正是此次课题的创新点。FCC对于超宽带的定义根据FCC的规定，UWB系统的带宽指限制在和之间的部分，其中和是比最高辐射功率点低10dB的高端频率点和低端频率点，如果是指相对带宽，如果相对带宽0.20或只要10dB带宽大于500MHz，就可以称为UWB系统。利用光纤产生超宽带脉冲信

3、号原理图伪随机序列发生器高斯脉冲发生器相位调制器光电检测器连续波长激光器AB光纤天线CWLPMPDSMFGPG相关公式及分析A点到B点的传递函数表达式：Am表示由光纤和调制器引起的损耗；第一式中第2项反映了累积色散效应对系统频率响应的影响，其中c为自由空间光速，D为单模光纤色散系数，L表示使用光纤的长度，为光载波中心波长，为调制信号的角频率；H1（w）和H2（w）分别代表调制器和检测器的频率响应。观察上式可以发现，由于余弦项的作用，H（w）必然表现出一定的周期性。当随着w的变化，出现第二式时，则当k为奇数时,H（w）达到峰值;当k为偶数时,达到最小值。但调制器和光电检测器的带宽均因其器件固有的

4、性质而受到一定的限制,通常情况下表现出高频截止的特性。所以第三式是A点到B点间的频率响应的决定因素。仿真波形A点和B点的频率响应分别在=1590、1550、1510和1310nm的数值结果绘于上图。不同的波长对应不同颜色的曲线，其中使用的参数值分别为：c=3×100000km/s，D=17ps/(nm·km)，L=25km。输入12.5Gbit/s伪随机比特序列，时域波形和频谱特性为下图所示传递函数的频域曲线如图3-3所示：伪随机序列经过后的到得脉冲信号，其频域波形和时域波形分别如下：仿真结论光路以锁模激光器的参数和单模光纤的色散效应为初始条件，在Matlab平台下进行仿真，结果显示产生信号的

5、时宽小于90ps，带宽性能远高于其他电路设计超宽带脉冲，产生信号波形满足FCC的UWB波形模板要求。产生超宽带脉冲信号的电路方法及其各自的优缺点产生超宽带脉冲有三种比较成熟电路元件实现方法即利用阶跃恢复二极管的特性产生皮秒级超宽带窄脉冲，利用隧道二极管的隧道特性产生皮秒级超宽带窄脉冲以及利用三极管的雪崩特性产生纳秒级的超宽带窄脉冲。虽然隧道二极管和阶跃恢复二极管所产生的脉冲，上升时间可以达到几十到几百皮秒，但其幅度较小，一般为几百毫伏的量级。而雪崩晶体管产生的脉冲，上升时间可以达l-2ns，输出脉冲幅度可以达到伏级。因此雪崩晶体管产生的超宽带脉冲更具实际意义。利用三极管的雪崩效应产生超宽带脉冲

6、的软件仿真Multisim电路仿真图仿真结果我们用Multisim10.0仿真软件进行仿真，其中的雪崩三极管选用2N2369，仿真结果如上图，产生1.367ns的窄脉冲，信号波形满足FCC的UWB波形模板要求。利用三极管的雪崩效应产生超宽带脉冲的硬件实现DXP中PCB布图结果制作的实物图实物电路波形主要参考文献[1]葛利嘉，曾凡鑫．超宽带无线通信．北京：国防工业出版社．[2]顾畹仪．光纤通信．北京：人民邮电出版社．[3]ZengF．YaoJP．All-opticalmicrowavemixingandbandpassfilteringinaradio-over-fiberlink[J]．IEE

7、EPhotonicsTechnologyLetters，2005，17(4)：899-901．[4]ZengF．YaoJP．Anapproachtoultrawidebandpulsegenerationanddistributionoveropticalfiber[J]．IEEEPhotonicsTechnologyLetters，2006，18(7)：823-825．[5]YaoJP,Maur