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《平衡光学锁相环的性能分析_李晓光》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2012NO.30科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION信息技术平衡光学锁相环的性能分析①李晓光张剑家辛德胜吕曦光郝博涛(长春理工大学光电工程学院吉林长春130022)摘要:光学锁相环是光通信系统的重要组成部分,决定着光通信的质量。本文通过平衡锁相环的原理和结构模型,分析了平衡锁相环的噪声和线宽对相干通信影响。分析结果为相干光通信系统的确立提供了理论依据关键词:光通信平衡锁相环线宽噪声中图分类号:O431文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)10(c)-0
2、005-03在通信领域中激光通信系统越来越受到人们的关注,激光通[1]V（2t）=rRE1E2=0.5rRéëPS+PLO－2PSPLO×cos(fS-fLO)ùû+n2(t)(6)信具有巨大的带宽、好的方向性和无线连接等优点。为提高激光是探测器灵敏度,单位A/W,n(t)与n(t)分别为信号经过两个通信的质量,人们越来越关注光学锁相环的设计,其中平衡锁相环12探测器时产生的散粒噪声电压。因此得到最终输出电压为:是其中研究的重点。平衡锁相环结构简单,实用性强,尤其随着窄V（t）=V（t）-V（t）=
3、-2rRPPcos(ff-+)nt()(7)谱线激光器的发展,为平衡锁相环在空间光通信系统的应用提供321SLOSLO了巨大的空间。其中n(t)=n2(t)－n1(t),本振相位fLO包含两个量即本振激光器相位噪声f和压控振荡器产生的噪声电压f,因此NLOC1平衡锁相环的原理及其结构模型f=ff+(8)LONLOC平衡锁相环如图1所示,它主要包括三大部分:前置电路、1800由压控振荡器VCO的电压积分得到:相移的定向耦合器、平衡探测器。信号光与本振经过1800相移的定t向耦合器之后馈入平衡PLL,两
4、个检测器的输出误差信号经由环fC=GVCOCòV()tdt(9)-¥路滤波器之后控制本振频率。为了达到相位的同步跟踪,光信号的若采用的是PSK调制,则接收信号相位可表达成:载波不能被完成遏制,需要保留一定强度载波作为导频,以使得本pf=++ffd(tt)()(10)振光进行跟踪并与其相位锁定,否则若平均相位为零,则会出现无S2NT相可锁的情况。例如,在PSK调制信号中,利用85%的不完全差相互其中f为调制产生的相移,dt()为传输码,取值-1或+1,π/2耦合,就可以保留10%的信号功率,以此获取所
5、需的导频载波分量。是为计算方便引入,实际中不存在。因此将式(7)和式(9)代入(6)式信号光与本振光的复振幅表达式为:得到:=PegjfS(1)V（t）=Adt++Af（t）ntESS3d()PLesin()(11)=PegjfLO(2)=Vd(tV)++PL（t）nt()ELOLO总的相位噪声表达式为:经过1800相移的定向耦合器,两者的线性组合为:1fN(t)=ffNT(tt)-NLO()(12)E1=+(EESLO)(3)A,2其中dAPL,fe()t的表达式分别定义为:=1EE—(4)A=2
6、rRPPtsinffcos()(13)E2(SLO)dSLOe2A=2rRPPcosf(14)在经过光电平衡探测器得到负载电阻r得到电压分别为:PLSLOV（1t）=rRE1E21=0.5rRéùPS+PLO+2PSPLO×cos(ffS-+LO)nt()(5)fe(t)=-ffNC(tt)()(15)ëû图1平衡锁相环基本结构图fN(t)=ffNT(tt)-NLO()Adt()df()tNfe()tVt3()Vtc()fc()tåAPLåLFGvcoòdt[V][V][V][rads/][rad]
7、f()t´[V/rad]´×[rads/v]´[s]Cnt()[V]图2平衡光锁相环路线性图①作者简介:李晓光,男,吉林省,长春理工大学光电工程学院,硕士研究生,研究方向:光电子技术及应用。通讯作者:张剑家,男,吉林省,长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室,研究员,研究方向:半导体激光器、激光通信。科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION5科技资讯2012NO.30SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION信息技术由此可看出平衡锁相环接收机主要受到相位
8、噪声、散粒噪声¥22和数据窜扰噪声影响。在总相位误差sFN=òSfFN()1-()Hfdff<<1时,环路的线性模型为e0(如图2）:¥2kjf21p(21)此时式(11)可近似为:=»adfk8.71ò32a0fj2pf+-KAFn(f)exp(j2)ptfBV（3t）=Add(t)++APLef（t）nt()(16)因此总的相位噪声误差方差是:差分电压Vt()经过环路滤波器得到控制电压Vt(),经过傅立3C222Du1叶变换后表达式为:sss=+=+2.368.7
