二进制编码微波信号光子学生成研究

Photonics research generated binary encoding microwave signal

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学科专业
密码学  
文献出处
西南交通大学   2014年
关键词
          
论文摘要

随着无线传输系统的发展,人们对高速率编码信号的需求越来越高。与电域调制过程中微波信号受到的诸多限制相比,在光域中生成微波并对微波信号进行处理具有大带宽、低损耗、抗电磁干扰等优点。近几年来,人们在光子学领域对微波信号编码的研究取得了诸多成果。本文便是针对光学生成编码微波信号的方案展开研究。为了通过光域获得编码微波信号,研究了一种基于环形结构的相位编码微波信号生成方案,一种基于保偏光纤光栅(PM-FBG)的二元相位编码微波信号产生方案以及一种基于光谱整形及频域-时域映射的二进制编码微波信号产生方案。具体研究内容如下:分析了非相干光实现频域-时域映射的原理,并对微波光子学中如何利用该原理进行了阐述。分析表明,时域上脉冲宽度仅与频域上滤波带宽及一阶色散介质的色散系数有关。介绍了现阶段光子学产生二元相位编码微波信号方案,研究了两种光生相位编码微波信号方案,并展开理论和仿真研究。一种是基于环形结构的相位编码微波信号生成方案,其原理是通过入射光在环形结构中顺逆时针方向上的不同调制方式,可在光耦合器输出端得到不同功率的正负1阶相位调制边带,经与载波拍频后,可得到相对应的相位信号,通过对DP-MZM的偏置电压控制,可得到相位编码信号;另一种是基于PM-FBG的二元相位编码微波信号产生方案,其原理是PM-FBG在两个偏振态上存在不同的反射谱,通过调节加载在偏振调制器上的二进制信号选择不同的反射谱,从而对相位调制信号进行不同的滤波,通过光电探测器(PD)拍频后得到与二进制信号对应的相位编码微波信号。利用OPTISYSTEM和MATLAB仿真实现了该方案。探索研究了一种基于光谱整形及频域-时域映射的二进制编码微波信号产生方案,实现高频率二进制编码微波信号输出。在该方案中,偏振调制器与偏振分束器两路中的差分群时延器件及带通滤波器组成编码可控的光谱整形模块;非相干光源经光谱整形后通过色散模块,完成频域-时域的映射,得到二元编码信号。当偏振分束器的一路断开时,通过调节施加在偏振调制器上的电压得到二元幅度键控编码信号(BASK);当偏振分束器两路均闭合,偏振调制器通过编码信号选择不同的光谱整形模块,得到二元频率键控编码信号(BFSK)。利用MATLAB仿真并实验完成了该方案。

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摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 微波光子学研究背景及意义

1.2 微波信号光学生成技术国内外研究现状

1.2.1 高频微波毫米波信号生成

1.2.2 光学超宽带脉冲生成

1.3 二进制编码微波信号生成

1.4 论文研究内容和组织结构

第2章 基本理论

2.1 电光外调制器原理

2.1.1 电光效应

2.1.2 电光外调制器

2.2 高双折射光纤光谱整形的原理

2.2.1 Jones矩阵及几种常见光学器件的Jones矩阵

2.2.2 高双折射光纤时延型滤波器

2.3 本章小节

第3章 基于光子学方法的相位编码微波信号生成研究

3.1 微波光子学方法生成相位编码微波信号概述

3.2 基于微波光子学产生相位编码微波信号的典型方案介绍

3.2.1 基于相位调制器(PM)和平顶FBG的相位编码微波信号生成

3.2.2 基于梳状滤波器及单边带调制格式的相位编码微波信号生成

3.3 基于环形结构生成相位编码微波信号方法研究

3.3.1 双平行MZM产生抑制载波单边带信号的调制原理

3.3.2 方案设计原理及仿真

3.4 基于保偏光纤光栅生成相位编码微波信号方法研究

3.4.1 保偏光纤光栅传输特性

3.4.2 方案设计原理及仿真

3.5 本章小节

第4章 基于频域-时域映射的二进制微波信号生成研究

4.1 基于非相干光频域-时域映射的光谱整形及应用

4.2 基于光谱整形及频域-时域映射生成二进制编码微波信号方案研究

4.2.1 方案设计原理及仿真

4.2.2 方案演示性实验

4.3 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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