一、Optical Generation of mm-Wave Signal Through Optoelectronic Phase-Locked Loop（论文文献综述）
王东飞[1]（2021）在《光载射频系统中毫米波及矢量毫米波信号的光子生成技术研究》文中进行了进一步梳理随着第五代通信系统（5G）的逐渐部署,物联网、大数据、区块链、云计算、人工智能等业务的蓬勃发展,为人们的生活和工作方式、政治、经济都提供了前所未有的体验,进而带来了对网络容量的极大需求,急剧增长的业务流量给移动通信造成了严峻的挑战。由于中低频段无线电频谱资源的日益匮乏和对高速无线宽带接入的迫切需求,让人们将目光转向了频谱资源更加充裕的高频毫米波频段。然而,采用传统电的方式来生成毫米波信号,由于有限的带宽等电子瓶颈的限制,变得愈发困难而且成本倍增,同时,高频率的信号在空中进行无线传输时,由于大气信道的衰减特性,毫米波信号的传输距离也受到了极大的制约。基于光载射频（Radio over fiber,RoF）的毫米波信号及矢量毫米波信号的产生和传输技术不仅可以更加简单灵活地产生高频载波,还可以基于光纤链路作为传输媒介来实现对毫米波信号的长距离低损耗传输,在未来的无线接入网中拥有极为广泛的应用前景。本论文围绕光载毫米波系统的实现,对高倍频因子的毫米波信号产生、矢量毫米波信号产生及矢量信号的RoF传输等方面的关键问题进行了深入的研究,所取得的主要研究成果为:1.针对高倍频毫米波信号产生过程中,结构复杂,精确同步困难,可调谐性差、系统稳定性弱、成本高的问题,提出了三种全新结构的毫米波信号生成方案。第一种方案为,采用单个马赫曾德尔调制器,无需借助光滤波器,实现了频率可调谐的四倍频毫米波信号的产生。与其他已报道的四倍频毫米波信号产生方案相比,本方案仅仅采用一个马赫曾德尔调制器,而且还不需要采用任何光学滤波器,结构更简单,可调谐性更高,在方案中演示了以10GHz的射频源为本振实现了 40GHz毫米波信号的产生。第二种方案为,采用两个马赫曾德尔调制器并联的结构,并联合光子倍频技术实现了频率可调谐的十二倍频毫米波信号的生成,在方案中演示了以10GHz的射频源为本振实现了 120GHz毫米波信号的产生。第三种方案为采用两个马赫曾德尔调制器分别与光衰减器和光移相器并联的结构,并结光子倍频技术,实现了频率可调谐的十六倍频毫米波信号的生成,在方案中演示了以10GHz的射频源为本振实现了 160GHz毫米波信号的产生。这三种方案,与已报道的光学毫米波产生方案相比,结构更简单,成本更低廉,性能更稳定,同时又无需要采用任何光学滤波器,使系统的可调带宽范围更广。2.针对未来无线接入网中业务种类、信号载频频段不断增加的发展趋势,以及调制矢量数据的毫米波在倍频时相位线性加倍所致相位失序问题,提出了一种基于预编码辅助技术的低成本新型四倍频矢量毫米波产生方案。在本方案中,基于两个马赫曾德尔调制器并联,无需采用任何光学滤波器,实现了非对称边带的四倍频矢量毫米波信号的产生。针对矢量毫米波倍频过程中,相位加倍而造成的信息失序,采用预编码技术,对发射端的矢量信号,进行预补偿,最终实现了在不改变接收端的结构和算法的情况下完成矢量毫米波信号的接收。并进行了仿真演示,采用一个20GHz的射频源基于预编码辅助技术产生了 80GHz的W波段的矢量毫米波信号,并搭载10Gbit/s和20Gbit/s的16相移键控（16 Phase Shift Keying,16PSK）信号,经光纤传输了10公里。3.针对矢量毫米波倍频过程中,相位加倍而造成的相位信息失序问题,以及借助预编码辅助技术的矢量毫米波产生方案所引起的相位星座点的欧式距离缩短的弊端,提出了四种无需预编码辅助技术的矢量毫米波信号生成方案。第一种方案为,采用两个马赫曾德尔调制器分别实现光的单边带调制,使得一个单边带信号调制矢量信息,另一个单边带信号不调制矢量信息,然后控制两个马赫曾德尔调制器间的相位差,抑制掉光载波,最后经光电探测器平方率检测实现了频率加倍,相位信息无损伤的矢量毫米波信号生成,以此方案演示生成了频率为65GHz的V波段正交频分复用（Orthogonal Frenquency Division Multiplexing,OFDM）矢量毫米波信号,并搭载不同符号速率的正交相移键控（Quaternary Phase Shift Keying,QPSK）OFDM 信号经光纤传输了 50公里。第二种方案为,采用单个马赫曾德尔调制器实现了无需预编码辅助技术、无需光学滤波器的正交频分复用矢量毫米波信号的生成。该方案相比于第一种方案结构更简单,仅采用单个马赫增德尔调制器即实现了光的双单边带调制,无需采用光滤波器,生成了频率加倍,相位无损伤的矢量毫米波信号,增加了系统的可调谐性并降低了成本,以此方案演示生成了频率为30GHz的OFDM矢量毫米波信号,并搭载不同符号速率的16进制正交幅度调制（16 Quadrature Amplitude Modulation,16QAM）OFDM 信号经光纤传输了 20公里。为了进一步简化结构,降低系统的复杂度,提出的第三种方案为基于两个并行相位调制器的正交频分复用矢量毫米波信号产生。相位调制器由于不存在直流偏置电压,而无需采用额外的电子线路来控制偏置点的漂移,相位调制器相比于马赫增德尔调制器插入损耗更低,以此方案演示生成了频率为50GHz QPSK调制的OFDM矢量毫米波信号,所产生的OFDM矢量毫米波搭载了符号速率为2.5Gbaud/s和5Gbaud/s的QPSK信号进行了背靠背和10公里光纤传输。第四种方案为基于单相位调制器、无预编码辅助技术的多频率矢量毫米波产生方案。在方案中,仅采用了一个相位调制器来实现多频率调制和未调制光边带信号的产生,根据不同需求,采用波长选择开关来选取不同频率间隔的两个光边带信号拍频来产生多频率的矢量毫米波信号。所选择的两个光副载波具有不对称的阶数,并且可以有几种不同的组合,如（-1,2）,（-1,3）,（-2,1）,（-3,1）等等,本方案中以非对称光边带（-2,1）这种组合为例,基于光通信模拟软件仿真产生了频率为48GHz QPSK调制的矢量毫米波信号,所产生的矢量毫米波搭载了符号速率为1Gbaud/s和2Gbaud/s的QPSK信号进行了背靠背和20km传输。
王悦[2]（2021）在《可调谐光电振荡器及其应用研究》文中研究表明微波光子学是微波和光子学融合的新兴学科,主要研究微波信号的光子学产生、处理和传输等方面的内容,微波光子学的相关应用在微波系统中可以实现许多复杂或无法通过常规电子方法实现的功能。高频谱纯度、低相位噪声的微波/毫米波信号源在无线通信、光载射频传输（RoF）、雷达等系统中发挥着非常重要的作用,所以近年来生成高质量微波信号的方法成为了研究热点。传统电学手段产生微波信号的方法因电学器件的电子瓶颈效应和调谐带宽等问题,使得产生微波信号有许多限制。而利用光子学技术有处理速率高、在光纤传输中损耗低、带宽大等优点,所以近年来利用光子学手段结合已有电学手段的方法及理论生成微波毫米波信号成为了研究热点之一。人们利用微波光子技术生成的微波信号在通信、高速信号处理、导航、雷达以及测量系统等应用中发挥了重要的作用。光电振荡器是利用微波光子学技术产生微波信号的方法之一,可以通过将微波能量存储在光学延时线中来产成低相位噪声的微波信号。本论文对几种常用的微波信号的产生方法做了概括,并且分析和比较不同的微波信号产生方法的优缺点,然后重点介绍利用光电振荡器产生微波信号的方法。光电振荡器具有显着的低噪声特性、非常高的稳定性以及其他电子振荡器无法实现的功能特性。使用了电学和光学元件的光电振荡器在微波通讯系统中通常具有高效率、高速和低色散等性能。光电振荡器也可以被看作是一个混合型振荡器,因为其输出可以直接获得微波信号,也可以直接获得光调制信号。对于涉及光学元件、器件或系统的应用来说,这种特性是非常重要的。本文的设计思想是首先利用受激布里渊散射效应设计出高频率和具有可调谐性的光电振荡器。然后提出基于片上亚波长光栅的光学真延时线结构,进而利用所设计的光学真延时线提出基于片上光学真延时线的可调谐多腔光电振荡器,有实现光电振荡器的集成化的潜力。最后利用受激布里渊散射效应和光电振荡器的特性,设计了基于光电振荡器的变频器。具体设计思路和研究创新点如下:1.提出了一种基于光频梳和受激布里渊散射的十倍频可调谐光电振荡器,提高光电振荡器的输出频率。在该结构中,马赫曾德尔调制器和双平行马赫曾德尔调制器级联产生光频梳,可以利用光频梳作为多个泵浦光来代替一个泵浦光。利用布里渊增益损耗补偿原理和载波相移双边带调制,实现了输出频率为十倍布里渊频移的微波信号。利用布里渊频移的波长依赖特性,通过调谐可调谐激光器的波长,得到一个十倍频可调谐光电振荡器,该系统在高频微波信号和雷达通信系统中具有非常大的潜力。2.为了满足实际应用中输出微波信号的频率和相位均可调,本文提出了一种基于受激布里渊散射效应和载波相移单边带调制的频率和相位均可调谐的三倍频光电振荡器。该结构中载波相移的单边带调制信号由双平行马赫曾德尔调制器和可调谐带通滤波器组合而成。改变泵浦光的波长可以使输出微波信号的频率可调谐,通过控制双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压可以改变输出微波信号的相位。3.提出利用四十个亚波长光栅波导阵列实现一个基于SOI的光学真延时线并进行实验验证。亚波长光栅波导的蛇形排列结构用来增加长度的同时可以保持紧凑的尺寸,该阵列占据的芯片面积约为6.5mm×8.7mm=56.55mm2。然后利用所设计的光学真延时线提出了一种可调谐的多腔光电振荡器,计算了双腔光电振荡器和多腔光电振荡器的振荡谱和相位噪声,并论证了离散频率调谐的可行性。片上光学真延时线的设计,使所提出的光电振荡器离集成化发展更近了一步。4.提出一种基于受激布里渊散射效应的全光微波光子上/下变频器并且进行了实验验证。该方案的关键技术是布里渊的选择性放大特性和频移特性。受激布里渊散射效应产生的窄增益谱可以产生频率下移bv的斯托克斯光。通过利用可调谐光带通滤波器滤波,可以用同一个系统实现对输入信号上变频或下变频。由于激光器的数目只有一个,因此结构简单,且对光纤引入的色散有一定的容忍度。此外,由于全光微波光子变频器不含电子元件,可以突破电子瓶颈效应、解决有限带宽的问题。利用光电振荡器具有低相位噪声的特性,且产生的微波信号频谱纯净、相位噪声不随频率的升高而发生较大的退化等优点,本文提出基于受激布里渊散射效应和光电振荡器的上变频器,利用调制器和光滤波器产生两个泵浦光,系统只使用一个激光器,避免了两个激光器所造成的系统不稳定。所提出的基于光电振荡器的上变频系统可以实现22.4～61.4GHz的宽调谐范围。
王欢[3]（2021）在《RoF系统中W波段光生毫米波技术研究》文中指出随着网络技术的高速发展,大数据、云计算等信息技术不断被提出,这些技术的实现都离不开海量的数据交互,这就要求通信网络要具有大容量高速率低时延的特点。扩展频谱资源可以实现大容量高速率的通信目标。毫米波频段（30GHz-300GHz）可用频谱资源丰富,合理开发利用可以解决目前频谱资源紧张的困境。论文围绕对毫米波的开发利用,聚焦于W波段（75-110GHz）毫米波的生成展开研究。（1）论文首先对毫米波的研究背景及意义进行了阐述。W波段工作在大气窗口,在未来延伸到空、天通信的6G技术中大有可为。基于我国光纤基础设施完善,将光纤传输与无线接入相结合的RoF技术应用在毫米波通信中可以解决毫米波覆盖小的问题,而毫米波的产生就是RoF技术的重要研究内容之一。然后介绍了RoF系统,对其组成结构以及系统优缺点都做了详细介绍。最后重点介绍光生毫米波技术,对四种主要光生毫米波技术做了详细的分析并总结它们各自的优缺点。（2）论文提出了一种基于三角波与HNLF的30倍频光生毫米波系统,该系统使用3GHz的射频信号产生90GHz的光生毫米波信号。所提出系统创新性的利用三角波具有更易产生高倍频谐波的优势再结合HNLF的四波混频效应来产生30倍频毫米波。仿真表明系统方案可行,系统仿真结果表明存在最佳HNLF长度以及输入HNLF的信号光强度使得在HNLF中的FWM效果达到最佳。（3）论文还研究了如何采用单一调制器生成多射频的毫米波信号,提出了一种基于DPMZM的多射频光生毫米波系统。该系统利用DPMZM对分别使用15GHz以及16GHz射频信号调制的两路光信号进行偏振复用,通过一路光纤进行传输,然后结合HNLF的FWM效应产生3阶边带,通过滤波拍频后即可得到六倍频毫米波信号。仿真结果表明该系统能成功生成90GHz和96GHz的光生毫米波信号,传输10km后接收端的眼图效果良好,传输20km后采用色散补偿光纤能保证信号正常接收。
薛壮壮[4]（2020）在《无滤波高倍频光载毫米波生成技术研究》文中研究说明随着人们对通信系统的速率和带宽需求日益增加,通信系统将注意力转移到毫米波频段,为了解决毫米波远距离传输的问题,光载无线通信技术（Ro F）逐渐成为研究的热点。Ro F技术结合了无线通信和光纤通信的优势,具有带宽高、损耗小、系统结构简单且设备维护方便等优势。毫米波光学生成技术是Ro F系统的关键技术之一,其中无滤波高倍频毫米波发生器因其良好的系统性能成为研究关注的重点。本文研究和分析了无滤波毫米波光学生成系统以及全双工Ro F系统性能,主要工作如下:（1）介绍了Ro F系统的基本原理、应用和优势。研究了直接强度调制、外部调制、频率上变频和光外差这四种常见的毫米波光学生成方法。理论分析了外部调制系统中常用的光器件,包括马赫曾德尔调制器（MZM）、光纤光栅、光电探测器等。最后,仿真实现了调制器的三种调制方式:双边带调制、单边带调制和抑制载波双边带调制。（2）提出了三种无滤波的高倍频毫米波发生器方案,无滤波结构降低了系统的复杂度。首先,基于三个平行的MZM结构,其中两个调制器工作在最大传输点,另一个调制器用于抑制光载波,得到八倍频毫米波。其次,基于上述三平行MZM结构,与单个MZM级联,第一级MZM工作在最大传输点,第二级MZM工作在最小传输点,得到十六倍频毫米波。该方案中第一级MZM的消光比对系统性能的影响可以忽略,适当调整移相器和调制器偏压可以有效提高系统的性能。第三,基于偏振复用技术和MZM调制器级联结构,控制调制器偏压和驱动信号相位差,调整偏振控制器和偏振分束/组合器件的主轴角度,得到二十四倍频毫米波。在方案中控制调制深度、调制器偏压和驱动信号相位差在一定偏移范围内,可保持系统良好的性能,并且窄线宽激光器有助于提高系统的性能。上述方案都没有采用光/电滤波器,降低了系统的成本,产生高倍频因子的毫米波,但随着倍频因子的提高,系统的复杂度有所增加。（3）提出了基于偏振复用技术和调制器并联结构的全双工Ro F系统。控制调制器工作在最大传输点,设置检偏器和偏振组合器主轴的角度差,在下行链路可以得到八倍频毫米波。在上行链路中复用下行链路分离出的光载波信号调制基带信号,节省了激光源,降低了基站的成本。系统没有采用任何光/电滤波器实现波长重用,且倍频系数高。
赵蓓丝[5]（2020）在《基于集成强度调制器的倍频微波光子移相技术》文中指出微波光子学经过近三十年的发展,在宽带无线接入、相控阵雷达、卫星通信等诸多领域得到大范围应用,为当今信息社会的发展提供有力支撑。微波光子移相器（MWPPS）作为微波光子信号处理的关键器件,突破了传统电域技术瓶颈,具有操作带宽大、抗电磁能力强以及相位调谐灵活等明显优势,成为相控阵天线系统中波束形成技术的核心。然而,随着现代多功能雷达等应用对系统工作带宽和相位可调谐性需求的增加,要求微波光子移相器可同时满足移相和倍频等多个功能。因此,本论文重点研究具有倍频功能的微波光子移相技术,主要研究内容如下:（1）首先对微波光子学的研究背景和内容,以及相控阵技术的实现原理进行概括,进一步引出对光控相控阵技术中的关键器件微波光子移相器的研究。归纳总结目前光生毫米波技术、微波光子移相技术以及倍频微波光子移相技术的研究进展。对目前几种基于光外调制器的边带调制方式进行归纳总结,并给出对应的参数设置,为后续基于集成强度调制器的倍频微波光子移相技术提供理论基础。（2）提出一种基于集成DP-DPMZM的倍频微波光子移相方案,在未使用光滤波器的情况下,通过控制调制器的射频信号幅度和相位以及直流偏压,即可实现倍频因子从二到六连续可调且输出相位360°全范围调节的微波信号生成。经理论分析与仿真验证表明,仅通过控制PM的直流偏压一个参数,即可实现对输出信号的移相功能,且之间存在线性关系,相位调谐简单、精度高,同时信号幅度波动小,系统性能稳定。相比其他使用光滤波器的倍频移相方案,本方案通过偏振调制的方式进行边带分离引入相移,避免了使用滤波器对系统带宽的限制,具有良好的频率可调谐性和多波长操作,且系统稳定性更高,在未来毫米波雷达通信中具有良好的应用前景。（3）在集成DP-DPMZM结构的基础上,设计了一种适用于波束形成网络的多通道独立移相的四倍频微波光子混频方案。在四倍频微波信号生成的同时,还可以实现上、下倍频功能,进一步拓展了系统的频率可调范围。且通过控制每个通道中偏振敏感OPS的偏置电压,即可实现对输出毫米波相位的360°线性控制,且相位调谐精度高、操作简单。
樊爽林[6]（2020）在《基于外部调制和偏振控制产生毫米波的RoF系统》文中研究指明光载无线电（Radio over Fiber,RoF）技术是一种融合了光纤通信和无信通信的新兴通信技术。它在具备光纤通信高带宽、抗电磁干扰、传输距离长等优势的同时也包含无线通信成本低、移动性好的特点。该技术用光纤作为传输媒介,成本低廉且系统结构简单,能够满足5G通信时代人们对通信带宽和速率的需求。RoF系统产生的毫米波质量直接影响整个系统的性能,是目前该领域的研究热点。本文基于现有研究成果,对RoF系统中毫米波的产生技术进行研究分析,将偏振控制与外部调制相结合对系统进行结构优化,主要研究内容如下:介绍RoF技术的研究背景、基本原理、结构及优势,分析对比毫米波的几种产生方案。着重介绍外部调制技术生成毫米波的原理,分析基于马赫曾德尔调制器（Mach-Zehnder Modulator,MZM）的光双边带、光单边带以及光载波抑制调制,对采用这三种调制方式的系统进行仿真并分析光谱。设计了一种基于外部调制和偏振控制产生8倍频毫米波的全双工RoF系统。通过理论分析和仿真结果证明,在中心站通过控制单驱动MZM的偏置点和调制系数,可以产生两个4阶边带并滤除部分光载波和不需要的其他阶边带。在基站通过调整偏振器（Polarizer,PL）和偏振合束器（Polarization Beam Combiner,PBC）的偏振主轴夹角来滤除中心光载波,只留下两个完整的4阶边带以产生毫米波,或者滤除两个4阶边带,只留下中心载波用作上行链路的光源,达到信号复用的目的。对产生的8倍频毫米波和恢复的光载波传输性能进行仿真测试,通过15 km单模光纤传输的功率损失仅为0.34 dBm和0.13 dBm。设计了一种基于外部调制和偏振控制产生倍频因子可调整的毫米波的RoF系统,通过理论分析和仿真结果证明,控制偏振方向可以改变2阶边带和4阶边带的幅度,光边带抑制比可以在82 dB到-51 dB的范围内进行调整,产生4倍频或8倍频的毫米波。对产生的两个频率的毫米波传输性能进行仿真测试,通过15 km单模光纤传输,4倍频毫米波和8倍频毫米波的功率损失均小于0.35 dBm。
蔡沅成[7]（2020）在《光外差RoF下行链路调制与检测技术研究》文中研究说明光载无线（RoF）通信系统融合了光纤和无线两种通信系统各自的优点,既具有高带宽、低损耗、抗电磁干扰等特性,又支持随时随地便携式接入,因此,RoF系统在光纤无线接入网、物联网等领域具有广阔的应用前景。基于光外差技术的RoF系统在射频信号的产生以及系统的可调谐性、可扩展性方面展现了独特的优势,引起学者们广泛的研究。通常来说,在RoF系统中,下行链路比上行链路要求更大的带宽和更高的通信速率,因此,如何构建RoF下行链路以提供更出色的性能显得尤为重要。光外差RoF下行链路当前正面临着传输距离、系统成本、系统容量和系统能效等几个方面的挑战。为了应对这些挑战,本文基于光外差RoF下行链路,研究了不同的调制和检测技术,重点围绕单边带调制、基于单个双驱动马赫–曾德尔调制器（DD-MZM）的光正交调制和解调以及基于抑制载波的功率探测等关键技术,进行了深入的理论分析、仿真和实验研究。本论文的主要研究内容和创新工作如下:1.光外差RoF链路单边带调制技术研究针对光外差RoF链路,建立了单边带调制理论模型。在DD-MZM和基于MZM的IQ调制器的基础上,研究了三种单边带调制方案,详细分析了各自的优缺点。此外,研究了基于克莱默–克朗尼格（KK）算法的信号与信号拍频串扰（SSBI）消除技术,在满足最小相位条件下,利用KK算法能够有效地消除单边带信号因功率探测导致的SSBI。通过仿真验证了这三种单边带调制方案,仿真结果与理论分析相符,它们为光外差RoF链路采用单边带调制提供了理论依据和实践指导。2.基于射频导频（RFP）的相位噪声补偿技术研究在采用混频下变换的光外差RoF链路中,研究了基于RFP的相位噪声补偿技术,并针对传统的RFP载波整体乘（CWM）方案存在二阶非线性失真的问题,提出了改进的RFP载波信号乘（CSM）方案。提出的方案既能有效地补偿光外差RoF链路中由两个自由振荡激光器引起的相位噪声,同时又能消除由调制器非线性效应导致的二阶非线性失真。与传统的RFP-CWM方案相比,提出的RFP-CSM方案能够提升超过60%的频谱效率和1.2 dB的接收机灵敏度。此外,与常用的维特比-维特比相位估计方法相比,提出的RFP-CSM相位噪声补偿技术具有更高的线宽容忍极限,更有利于低成本、宽线宽的激光器在光外差RoF链路中的部署。3.基于单DD-MZM的光正交调制和解调技术研究提出了基于单DD-MZM的光正交调制和解调技术。利用光正交调制通过一个正交点偏置的DD-MZM实现两路独立同频信号的调制,基于光外差探测和混频下变换技术,结合一种新颖的数字信号处理方法,成功地分离和恢复了这两个独立同频信号,同时实现了激光器相位噪声的补偿。更进一步地,基于光正交调制技术,提出了双重双边带和双生单边带两种不同的调制方案,它们分别以两个双边带或两个单边带的方式完成这两个独立同频信号的并行传输。在接收端通过联合两路信号以复数形式进行频域色散补偿,解决了双边带调制信号的功率衰落问题。与常规的DD-MZM双边带或单边带调制方案相比,提出的方案允许在同一射频载波上同时传输两个独立且同频的无线信号,因此能为单波长光外差RoF链路提供双倍的数据速率。4.基于抑制载波的功率探测技术研究针对光外差RoF链路采用传统的功率探测存在高能耗的载波而降低了功率效率和接收机灵敏度的问题,提出了基于抑制载波的功率探测方案。利用信号预编码技术对标准矢量信号的幅度和相位进行预编码,从而允许在抑制载波的情况下直接采用功率探测恢复目标标准矢量信号。在实现信号预编码的过程中,采用相位解卷绕技术,解决了信号预编码后会产生额外电载波的问题,分析了信号预编码和脉冲成型的操作顺序对系统性能的影响,解决了采用预编码方案系统性能可能会受脉冲成型函数限制的问题。提出的方案继承了功率探测对激光器相位噪声不敏感的特性,并且受益于功率效率的提升,与传统的功率探测方案相比,它能改善接收机灵敏度约5 dB。本论文通过理论分析、仿真或实验验证了上述几种技术方案,研究结果为改善光外差RoF下行链路的性能,包括扩展传输距离、降低系统成本、提升系统容量和改善系统能效等方面,提供了参考的解决方案。
赵音哲[8]（2020）在《外差光生微波中的频率稳定与调控技术研究》文中认为随着互联网技术的不断发展,诸如自动驾驶、智慧医疗、智慧城市等能够改变人类生活的应用技术日渐成熟,对无线通讯的速率要求也越来越高。现有无线通信的频段已经不能满足信息传输速率的要求,更高频段的微波信号如毫米波的应用成为超宽带无线通信的新要求。电域上产生微波和毫米波信号逐渐接近瓶颈,并且传输损耗很大,想通过无线或电缆远距离传输较为困难。近年来,光载无线通信技术（Radio-over-Fiber,ROF）借助低损耗的光纤传输为高频的微波和毫米波信号提供了良好的传输媒介,有望实现更高速率的无线通信应用。光生微波是ROF系统中最关键的技术之一,其中光外差法具有结构简单、可调谐范围大等优点,受到广泛关注。但是由于自由运转的激光器频率容易漂移,导致所产生的微波信号不稳定,需要对激光器的频率进行稳定。本文针对光外差法中由于激光器的频率漂移导致生成的微波信号频率不稳定的问题进行了研究,主要开展了两个工作:1.提出了一种利用3×3耦合器搭建干涉仪来监控激光器的频率漂移的方法,3×3耦合器的三个端口相位差相差120°,具有测量范围大,灵敏度高的优点,并且能够检测相位漂移的方向。当激光器的频率发生漂移时,光波通过干涉仪两臂的相位差发生变化,因此利用干涉的原理就可以对激光器的频率漂移进行检测。利用两个3×3耦合器搭建非平衡马赫-曾德尔干涉仪,两个激光器通过同一个干涉仪进行检测,避免了由干涉仪本身的漂移对拍频信号频漂测量的影响。通过仿真对方案进行了验证,搭建了干涉仪并利用椭圆拟合解调法求解了耦合器输出的直流交流系数,实现了对非对称3×3耦合器的相位解调。在LabVIEW平台中利用PID反馈控制对系统进行了仿真,实现了对系统的相位调控及锁定。2.提出了利用受激布里渊散射（Stimulated Brillouin scattering,SBS）的频移特性将高频的光信号线性映射到低频的电信号上的方法,从而实现了波长计的功能,利用波长计就能够监测频率变化。受激布里渊频移量与泵浦光的频率成正比,当激光器的频率变化时,布里渊频移量也相应发生变化,因此可以通过检测电信号的频率反映激光器的频率漂移。通过实验验证了方案并对其进行了改进,提出了通过两路散射介质使泵浦光发生两次受激布里渊散射的方案,两路斯托克斯光进行拍频从而降低拍频信号的频率。进行了实验并成功的将光信号映射到了180MHz左右,实现了波长计的功能。
石梦悦[9]（2020）在《基于光纤中SBS效应的高性能微波信号生成及滤波研究》文中研究指明光子具有低传输损耗、宽带宽、抗电磁干扰的优点,近几年常常被用于微波信号的生成与处理,微波光子学应运而生。基于微波光子学的微波信号生成及处理,可以应用于通信、雷达、传感、成像和卫星通信等领域,因此,近几年受到大家广泛的研究关注。微波光子学是将微波信号调制到光域,进行采样、变频、整形等处理后,再转换为电信号输出。微波光子学技术可以实现具有高频率、低相位噪声的微波信号及大时间带宽积的扫频信号生成,并且可以实现信号的长距离传输,降低传输成本,以解决电信号存在的损耗大、传输距离短、频率及带宽有限、电子干扰等问题。同时,微波光子技术可以实现以相对简单的系统,实现对高频率微波信号的快速处理,降低了高频电信号处理的成本及复杂度。其中,单频及多频微波信号的生成,应用于信号传输的本振信号、信号的上下变频、传输及传感等方面尤为重要,但现有方案生成的微波信号的频率调节灵活性、频谱纯度、相位噪声等性能仍有待提升。微波光子滤波器作为高频宽带信号处理的关键器件,其滚降曲线、抑制比等性能直接决定滤波后信号的信噪比。因此,优化微波信号发生器及微波光子滤波器性能,对于完善微波光子系统,提升高频信号生成及处理技术,具有重要的研究价值。受激布里渊散射效应（Stimulated Brillouin Scattering,SBS）具有低阈值、高增益的特点,产生的布里渊增益谱带宽窄、中心频率可灵活调谐,作为光电振荡器的选模器,可大大提升生成微波信号的频率调谐灵敏度。通过扫频泵浦的方式对SBS增益谱进行叠加展宽,可用于设计带宽及形状可编程的微波光子滤波器,在微波光子学领域具有广泛的应用前景。本文利用SBS,针对微波信号及微波光子滤波器的性能提升问题,展开一系列的理论分析及系统性的实验验证,具体内容包括:1.兼具低相噪、高频率调节灵活性的布里渊光电振荡器设计针对高频、高频率调节精度、高频谱纯度和低相位噪声的微波信号生成问题,文本提出采用具有高Q值的光电振荡器（Optoelectronic Oscillator,OEO）以SBS窄带增益谱作为OEO的选模滤波器,通过控制SBS的泵浦波长,实现生成微波信号频率的灵活调节。采用一个高稳定的激光器输出同时作为SBS频移的调制载波与OEO振荡环路载波,通过窄带光滤波器选择相位外调制后不同的高阶边带,作为SBS的泵浦,通过改变调制器驱动电信号的频率及边带阶数,可以实现所产生电信号频率的宽范围、高精度调节。实验获得了频率调谐分辨率为10 MHz,调谐范围高达40 GHz的微波信号,这是目前利用SBS实现的具有最高频率调谐精度的OEO系统。不同频率下,生成的微波信号保持单模的特性,在100 k Hz偏移频率下,单边带相位噪声低于-120 d Bc/Hz,低于现阶段商用微波源10 d B以上,并通过实验分析了系统有源器件是引入噪声的主要因素。本方案验证了基于SBS的OEO生成具有超低相位噪声的微波信号的可行性,并为分析和降低OEO系统噪声提供指导。2.结合光注入锁定及光锁相技术的高稳定布里渊光电振荡器方案为解决传统微波信号生成向高频发展的电子瓶颈问题,采用基于受激布里渊技术的光电振荡原理,创新地结合光频梳技术、注入锁定技术和光锁相技术,实现任意高频可调谐的高稳定、超低相噪的微波信号生成。本课题采用级联的强度相位调制产生光频率梳,将从激光器的输出注入锁定在上述某一支外调制的高阶边带后,作为SBS的泵浦,保障高边带抑制比的同时,可以提供充足的泵浦功率,通过调节驱动电信号的频率,并选择不同阶边带进行注入锁定,验证了频率调节范围为40 GHz,调节精度达8 MHz的微波信号生成,采用双环的架构保证了单一的模式振荡,实现60 d B以上的边模抑制比,并在不同频率下,保持超低的相位噪声。由于泵浦信号和环路载波是相干的,一定程度上避免了激光器差异引入的额外频率噪声,通过采用具有更宽响应带宽的器件,生成信号保持高性能的同时,信号频率可以扩展到毫米波波段。在上述研究的基础上,本文提出了OEO结合光锁相环的方案,补偿环境温度及抖动引入的频率漂移,以一个5.8 GHz的微波信号为例,与自由振荡条件下相比,在0.1 Hz偏移频率下,信号的单边带相位噪声从40 d Bc/Hz降低到-10 d Bc/Hz。相位锁定后OEO生成的微波信号,在1小时内的频率波动低于5 Hz,而在自由振荡情况下,该波动量为8 k Hz,频率稳定性提高了1600倍,该方案大大提升了信号的长期稳定性,为布里渊OEO的实用化奠定基础。3.双频可独立调节的布里渊光电振荡器设计双频微波信号在信号变频、传感等方面的应用,对信号的频率调谐性及稳定性提出更高的要求。为解决双频光电振荡器的模式竞争问题,保证低相噪的同时,提升信号频率的调节灵活性,本文采用注入锁定和偏振复用技术,结合SBS的灵活调谐性,生成双频可独立调谐的高稳定超低相噪的微波信号。实验采用级联的强度相位调制生成光频梳,将两个从激光器分别注入锁定到光频梳的不同边带后,输出信号作为SBS的泵浦,并引入正交的偏振复用调制,实现在同一个OEO振荡环路中,两个不同模式的微波信号生成。该方案打破了环路的模式竞争,产生了频率在40 GHz范围内的双频微波信号,生成信号可以以10 MHz精度进行独立地频率调节,不同频率下二者的相位噪声基本一致,10 k Hz频率偏移处,单边带相位噪声约为-116 d Bc/Hz,保证了高频谱纯度与低相位噪声。4.基于扫频泵浦的布里渊微波光子滤波器设计针对传统电滤波器存在频率调节性有限,滚降曲线不理想的问题,本文设计带宽形状可高精度调谐,具有低带内抖动,完美滚降曲线的微波光子滤波器,以满足通信过程中的信号整形及滤波需求。本文研究了在扫频电信号的驱动下,采用载波抑制单边带调制的方案,通过扩宽SBS的泵浦,进而扩展SBS的增益谱,实现增益型微波光子滤波器的生成。通过引入数字反馈控制电信号的方法,将滤波器的带内抖动抑制在2 d B以内,并通过对泵浦中心波长及带宽的控制,实现对SBS滤波器的数字化灵活控制,获得了带宽为2 GHz内,中心波长可灵活调谐的微波光子滤波器。进一步地,本研究实验分析了扫频泵浦周期对滤波器性能及数字信号传输质量的影响,为基于扫频泵浦的SBS滤波器方案配置,提供了理论支持。为提升SBS的泵浦功率效率,本文采用相位调制的方案检测SBS的增益谱,同时测量SBS的强度及相位信息,实现了抑制比提升的微波光子滤波器设计,并引入色散补偿模块,避免色散引入噪声,通过偏振态及色散控制,可以实现滤波器波形的简单控制,为SBS滤波器的波形控制提供新的方法。本文提出的基于SBS的OEO,解决了频率调节灵活性问题,并大大提升了信号频率的长期稳定性;基于SBS的微波光子滤波器,保证中心波长及带宽灵活配置的基础上,分析了扫频周期配置及抑制比提升方案;进一步地,本文还提出了OEO和微波光子滤波器的实用化研究方向。可见,SBS在微波光子学领域的应用具有极大的潜力,值得我们进行更加深入的研究,以满足现代科技发展的需求。
周沛[10]（2019）在《基于光注入半导体激光器的微波信号产生研究》文中认为微波信号源是射频信息系统（无线通信、雷达、电子战、深空探测）的“发动机”,决定了系统性能的上限。利用光子学手段产生微波信号可以克服电子技术在信号载频、带宽、电磁干扰以及噪声上的种种限制。然而,现有的微波光子信号产生方案存在体积较大、系统复杂、难以调谐等问题,限制了其在实际系统中的应用。因此,亟需突破现有微波光子信号产生方案的限制,发展新型高性能微波光子信号产生技术。半导体激光器因其具有体积小、易集成等优点,现已成为高性能微波信号产生的一种潜在优选方案。本文采用光注入技术,突破了半导体激光器本征弛豫振荡频率的限制,辅以多维动态参数操控,实现了可调单频微波信号和宽带微波波形的产生。针对该微波信号产生技术面临的调谐范围小、信号质量低和重构性差三个关键问题展开研究,具体研究工作如下:理论分析了光注入半导体激光器的非线性动力学特性,仿真研究了不同动力学状态的特征及分布、系统非线性动态的演变路径以及系统参数影响非线性动态演变的规律,结果表明更大的线宽增强因子有助于增强单周期振荡态范围,为拓展产生微波信号的频率范围奠定了理论基础。建立了微波信号产生的理论模型,仿真和实验结果表明产生单频微波信号的调谐范围可从数GHz至上百GHz;结合提出的基于次谐波调制和光电反馈的性能提升方案,有效提升了单频微波信号的边模抑制比、相位噪声和频率稳定性。在基于光注入半导体激光器的脉冲信号产生技术方面,本文提出了基于时域合成的三角波脉冲产生方法,揭示了延时和幅度不确定度影响所合成三角波波形的机理,获得了重复频率可调谐的三角波脉冲序列;基于光注入和脉冲压缩技术,实现了6.5-15 GHz重复频率可调谐的窄脉宽光脉冲信号产生。为实现宽带可重构波形产生,采用仿真和实验相结合的方式,研究并阐明了光注入下单周期振荡态的亚纳秒量级高速频率切换特性;基于调制光注入结构,提出了动态注入参数控制的微波信号瞬时频率操控方法,实现了高速跳频序列、线性调频信号等多种宽带波形信号产生,时宽带宽积超过1.2×105,且主要波形参数均可重构;采用傅里叶域模式锁定技术和偏振调制的倍频技术,有效提升了频谱纯度、频率调谐范围和信号带宽;应用于高分辨雷达系统,可有效提升距离分辨率,实验获得了2.46 cm的距离分辨率。综上所述,本文研究的微波信号产生方案具有体积小、结构简单和性能高的优点,从“源”头上为未来多功能、多任务、综合化射频系统的发展提供了一种有效的方案。
二、Optical Generation of mm-Wave Signal Through Optoelectronic Phase-Locked Loop（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Optical Generation of mm-Wave Signal Through Optoelectronic Phase-Locked Loop（论文提纲范文）
（1）光载射频系统中毫米波及矢量毫米波信号的光子生成技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 毫米波光载射频系统的关键技术及研究现状 |
| 1.2.1 光载毫米波系统的基本架构 |
| 1.2.2 毫米波信号倍频技术的研究现状 |
| 1.2.3 光生矢量毫米波信号的研究现状 |
| 1.3 论文研究内容与创新点 |
| 1.4 论文组织结构及章节安排 |
| 第二章 基于外调制器光生毫米波系统的基础理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光外调制器的基本原理 |
| 2.2.1 相位调制器 |
| 2.2.2 马赫曾德尔调制器 |
| 2.3 外调制器的基本调制方式 |
| 2.3.1 光双边带调制 |
| 2.3.2 光单边带调制 |
| 2.3.3 光载波抑制调制 |
| 2.3.4 光偶数边带调制 |
| 2.3.5 光奇数边带调制 |
| 2.4 预编码辅助技术 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于外调制器的可调谐毫米波信号产生技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于单MZM频率可调的四倍频毫米波信号产生方案 |
| 3.2.1 基本结构与工作原理 |
| 3.2.2 仿真验证及结果分析 |
| 3.3 基于DPMZM无需光滤波器的十二倍频毫米波产生方案 |
| 3.3.1 基本结构与工作原理 |
| 3.3.2 仿真验证及结果分析 |
| 3.4 基于双MZM无需光学滤波器的十六倍频毫米波信号产生方案 |
| 3.4.1 基本结构与工作原理 |
| 3.4.2 仿真验证及结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于预编码辅助技术的矢量毫米波产生技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光纤色度色散对光载毫米波信号的影响 |
| 4.3 基于预编码辅助技术的新型四倍频毫米波产生方案 |
| 4.3.1 基本结构与工作原理 |
| 4.3.2 仿真验证及结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 无预编码辅助技术的矢量毫米波产生技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于DPMZM无预编码的V波段OFDM矢量毫米波产生方案 |
| 5.2.1 基本结构与工作原理 |
| 5.2.2 仿真验证及结果分析 |
| 5.3 基于单个MZM无预编码的OFDM矢量毫米波产生方案 |
| 5.3.1 基本结构与工作原理 |
| 5.3.2 仿真验证及结果分析 |
| 5.4 基于两个并行相位调制器的OFDM矢量毫米波产生 |
| 5.4.1 基本结构与工作原理 |
| 5.4.2 仿真验证及结果分析 |
| 5.5 基于单相位调制器无预编码的矢量毫米波产生方案 |
| 5.5.1 基本结构与工作原理 |
| 5.5.2 仿真验证及结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 缩略词对照表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（2）可调谐光电振荡器及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微波光子学概述及背景意义 |
| 1.2 微波毫米波信号的产生方法概述 |
| 1.2.1 光注入锁定 |
| 1.2.2 光锁相环 |
| 1.2.3 光注入锁相 |
| 1.2.4 外部调制 |
| 1.2.5 双波长激光源 |
| 1.2.6 光电振荡器 |
| 1.3 光电振荡器的研究进展 |
| 1.4 本文的设计思想及主要内容 |
| 第二章 受激布里渊散射和光电振荡器基本链路 |
| 2.1 光纤中的受激布里渊散射效应 |
| 2.2 布里渊散射效应的特性 |
| 2.2.1 布里渊散射的阈值 |
| 2.2.2 布里渊散射谱 |
| 2.2.3 受激布里渊散射的布里渊频移分析 |
| 2.3 光电振荡器的振荡机理 |
| 2.3.1 光电振荡器的基本结构 |
| 2.3.2 光电振荡器的阈值 |
| 2.3.3 光电振荡器的起振频率和幅度 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于增益损耗补偿技术的可调谐光电振荡器 |
| 3.1 调制器基本原理 |
| 3.1.1 相位调制的基本原理 |
| 3.1.2 MZM调制的基本原理 |
| 3.1.3 DPMZM调制的基本原理 |
| 3.2 基于受激布里渊散射的光电振荡器 |
| 3.3 调制方式产生光频梳 |
| 3.3.1 光频梳的平坦度的分析 |
| 3.3.2 级联产生光频梳的实验测试 |
| 3.4 基于光频梳的十倍频可调谐光电振荡器 |
| 3.5 输出频率和相位均可调谐的三倍频光电振荡器 |
| 3.5.1 三倍频光电振荡器的原理及频谱处理过程 |
| 3.5.2 产生频率为二倍布里渊频移的微波信号 |
| 3.5.3 输出三倍频微波信号的可调谐特性研究 |
| 3.5.4 输出微波信号的相位可调谐特性研究 |
| 3.5.5 光电振荡器系统的相位噪声分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于片上光学真延时线的可调谐多腔光电振荡器 |
| 4.1 基于亚波长光栅波导光学真延时线的设计 |
| 4.2 基于亚波长光栅波导光学真延时线的实验表征 |
| 4.3 多腔光电振荡器模型 |
| 4.4 基于片上光学真延时线的多腔光电振荡器 |
| 4.4.1 不平衡双腔的光电振荡器 |
| 4.4.2 多腔光电振荡器 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于受激布里渊散射效应和光电振荡器的变频器 |
| 5.1 基于受激布里渊散射效应的简单灵活全光变频器 |
| 5.1.1 基于受激布里渊散射效应的全光变频器的原理 |
| 5.1.2 变频器实验结果 |
| 5.2 基于受激布里渊散射效应和光电振荡器的上变频器 |
| 5.2.1 基于光电振荡器的宽可调谐的上变频器 |
| 5.2.2 产生频率为布里渊频移的微波信号 |
| 5.2.3 基于光电振荡器的上变频器的结论与分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（3）RoF系统中W波段光生毫米波技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文结构安排 |
| 2 光生毫米波技术 |
| 2.1 RoF系统 |
| 2.1.1 RoF系统构架 |
| 2.1.2 RoF系统优缺点 |
| 2.1.3 毫米波通信系统 |
| 2.2 RoF系统中光生毫米波技术 |
| 2.2.1 直接调制法 |
| 2.2.2 光外差调制法 |
| 2.2.3 外部调制法 |
| 2.2.4 基于非线性效应的波长变换技术 |
| 2.2.5 四种调制技术特点 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于三角波与HNLF的90GHz光生毫米波方案 |
| 3.1 基于三角波与HNLF的90GHz光生毫米波系统 |
| 3.1.1 双驱动马赫增德尔调制器工作原理 |
| 3.1.2 光纤布拉格光栅工作原理 |
| 3.1.3 30倍频RoF系统工作原理 |
| 3.2 仿真结果及分析 |
| 3.2.1 三角波、正弦波驱动DDMZM性能对比 |
| 3.2.2 基于30倍频光生毫米波技术生成90GHz |
| 3.2.3 HNLF长度对FWM的影响 |
| 3.2.4 OA增益对FWM的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于DPMZM的多射频光生毫米波方案 |
| 4.1 基于DPMZM的多射频光生毫米波系统 |
| 4.1.1 偏振复用技术 |
| 4.1.2 双极化MZM结构原理 |
| 4.1.3 基于DPMZM产生多射频光生毫米波 |
| 4.2 仿真结果及分析 |
| 4.2.1 基于DPMZM的多射频光生毫米波系统 |
| 4.2.2 信号传输距离对射频信号BER的影响 |
| 4.2.3 输入PD光功率对射频信号BER的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（4）无滤波高倍频光载毫米波生成技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 ROF技术简介 |
| 1.2.1 RoF技术基本原理 |
| 1.2.2 RoF技术优势 |
| 1.2.3 RoF技术应用 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 2 光生毫米波理论基础 |
| 2.1 偏振复用技术 |
| 2.2 光生毫米波技术 |
| 2.2.1 直接强度调制技术 |
| 2.2.2 外部调制技术 |
| 2.2.3 上变频技术 |
| 2.2.4 光外差技术 |
| 2.3 外部调制器相关理论 |
| 2.3.1 马赫曾德尔调制器 |
| 2.3.2 双平行马赫曾德尔调制器 |
| 2.3.3 光纤布拉格光栅 |
| 2.3.4 光电检测理论 |
| 2.4 常见的调制方式 |
| 2.4.1 双边带调制 |
| 2.4.2 单边带调制 |
| 2.4.3 抑制载波双边带调制 |
| 2.5 光生毫米波技术的优缺点 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于外部调制技术的无滤波新型倍频方案研究 |
| 3.1 基于三平行MZM调制器结构的光学八倍频技术研究 |
| 3.1.1 实现原理 |
| 3.1.2 仿真验证 |
| 3.1.3 分析讨论 |
| 3.2 基于三平行MZM级联结构的光学十六倍频技术研究 |
| 3.2.1 实现原理 |
| 3.2.2 仿真验证 |
| 3.2.3 分析讨论 |
| 3.3 基于偏振复用和级联MZM结构的光学二十四倍频技术研究 |
| 3.3.1 实现原理 |
| 3.3.2 仿真验证 |
| 3.3.3 分析讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于偏振复用和八倍频的全双工ROF系统 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 全双工ROF链路模型 |
| 4.3 ROF链路原理 |
| 4.4 数据模拟与结果分析 |
| 4.4.1 下行链路分析 |
| 4.4.2 上行链路分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结和展望 |
| 5.1 论文完成的主要工作 |
| 5.2 下一步研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）基于集成强度调制器的倍频微波光子移相技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微波光子学概述 |
| 1.2 相控阵技术 |
| 1.3 国内外研究进展 |
| 1.3.1 微波光子移相技术 |
| 1.3.2 光生毫米波技术 |
| 1.3.3 倍频微波光子移相技术 |
| 1.4 本文的主要内容及结构安排 |
| 第二章 相关外调制器及边带调制实现方法 |
| 2.1 相位调制器(PM) |
| 2.2 马赫曾德尔调制器(MZM) |
| 2.2.1 小信号边带调制及仿真 |
| 2.2.2 大信号边带调制及仿真 |
| 2.3 双平行马赫增德尔调制器(DPMZM) |
| 2.3.1 载波抑制正一阶单边带调制及仿真 |
| 2.3.2 载波抑制负一阶单边带调制及仿真 |
| 2.4 基于边带调制的多倍频毫米波实现方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于集成DP-DPMZM的倍频微波光子移相方案 |
| 3.1 系统结构及工作原理 |
| 3.2 仿真验证及结果分析 |
| 3.3 系统影响因素分析 |
| 3.3.1 消光比对OSSR和 ESSR的影响 |
| 3.3.2 90°混合耦合器对相位漂移、幅度波动影响 |
| 3.4 方案对比及可行性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 多通道独立移相的四倍频微波光子混频方案 |
| 4.1 系统结构及工作原理 |
| 4.1.1 相位可调的四倍频毫米波上变频 |
| 4.1.2 相位可调的四倍频毫米波下变频 |
| 4.1.3 相位可调的四倍频毫米波输出 |
| 4.2 仿真验证与结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（6）基于外部调制和偏振控制产生毫米波的RoF系统（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题意义和背景 |
| 1.2 RoF系统的概述 |
| 1.2.1 RoF系统的结构和原理 |
| 1.2.2 RoF系统的特点和应用 |
| 1.2.3 RoF技术国内外研究现状 |
| 1.3 光生毫米波技术 |
| 1.4 论文的结构和研究内容 |
| 第二章 基于外部调制和偏振控制产生毫米波的理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 马赫曾德尔调制器 |
| 2.2.1 MZM的结构及调制原理 |
| 2.2.2 外部调制的理论分析 |
| 2.3 调制方式 |
| 2.3.1 光双边带调制 |
| 2.3.2 光单边带调制 |
| 2.3.3 光载波抑制调制 |
| 2.4 传统的基于偏振复用的RoF系统 |
| 2.4.1 基于外部调制和波长重用的全双工RoF系统 |
| 2.4.2 基于双平行MZM和偏振复用的RoF系统 |
| 2.4.3 基于偏振复用无光滤波的RoF系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于外部调制和偏振控制的全双工RoF系统 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统原理分析 |
| 3.3 系统仿真和结果分析 |
| 3.3.1 系统功能仿真 |
| 3.3.2 系统传输性能分析 |
| 3.3.3 系统抗色散能力分析 |
| 3.3.4 不同基带码元传输脉冲抗色散能力仿真与分析 |
| 3.3.5 系统与使用滤波器的RoF系统的性能对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于外部调制和偏振控制产生倍频因子可调毫米波的RoF系统 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统原理分析 |
| 4.3 系统仿真和结果分析 |
| 4.3.1 系统功能仿真 |
| 4.3.2 系统抗色散能力分析 |
| 4.3.3 系统传输性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结全文 |
| 5.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）光外差RoF下行链路调制与检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 RoF系统简介 |
| 1.2.1 RoF系统的基本结构 |
| 1.2.2 RoF系统的历史与发展 |
| 1.3 光生毫米波技术 |
| 1.3.1 光注入锁定 |
| 1.3.2 光学倍频技术 |
| 1.3.3 光外差技术 |
| 1.4 光外差RoF链路具有的优势及面临的挑战 |
| 1.5 本文所涉及的相关领域研究背景与进展 |
| 1.5.1 RoF链路单边带调制技术 |
| 1.5.2 RoF链路激光器相位噪声补偿技术 |
| 1.5.3 RoF链路速率及容量提升技术 |
| 1.6 论文的主要内容和结构安排 |
| 第二章 光外差RoF链路单边带调制技术研究 |
| 2.1 光外差RoF链路三种不同的单边带调制方案理论分析 |
| 2.1.1 光外差RoF链路单边带调制理论模型 |
| 2.1.2 DD-MZM单边带调制方案 |
| 2.1.3 推推模式IQ-MZM单边带调制方案 |
| 2.1.4 推挽模式IQ-MZM单边带调制方案 |
| 2.2 基于克莱默-克朗尼格算法的信号与信号拍频串扰消除技术 |
| 2.2.1 信号与信号拍频串扰分析 |
| 2.2.2 克莱默-克朗尼格算法工作原理 |
| 2.3 三种单边带调制方案仿真验证及结果分析 |
| 2.3.1 仿真设置 |
| 2.3.2 仿真结果分析与讨论 |
| 2.3.3 不同单边带调制方案的成本及复杂度分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 混频下变换光外差RoF链路RFP相位噪声补偿技术研究 |
| 3.1 RFP相位噪声补偿技术工作原理 |
| 3.1.1 混频下变换光外差RoF链路基本结构 |
| 3.1.2 传统的RFP相位噪声补偿技术 |
| 3.1.3 改进的RFP相位噪声补偿技术 |
| 3.2 RFP相位噪声补偿技术实验验证 |
| 3.2.1 实验设置 |
| 3.2.2 载波信号功率比最优化 |
| 3.2.3 载波提取滤波器带宽的影响 |
| 3.2.4 保护间隔的影响 |
| 3.2.5 相位噪声补偿效果验证 |
| 3.3 不同相位噪声补偿技术线宽容忍性能对比 |
| 3.3.1 维特比-维特比相位估计算法原理简介 |
| 3.3.2 线宽容忍性能对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光外差RoF链路基于单DD-MZM的光正交调制和解调技术研究 |
| 4.1 基于单DD-MZM的光正交调制和解调技术工作原理 |
| 4.2 双重双边带和双生单边带信号调制方案 |
| 4.2.1 双重双边带调制方案 |
| 4.2.2 双生单边带调制方案 |
| 4.3 基于单DD-MZM的光正交调制和解调技术仿真验证与性能分析 |
| 4.3.1 仿真设置 |
| 4.3.2 直流偏置电压的影响 |
| 4.3.3 对光纤色散的鲁棒性 |
| 4.3.4 接收机性能分析 |
| 4.3.5 线宽对系统性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 光外差RoF链路基于抑制载波的功率探测方案研究 |
| 5.1 单边带调制功率探测RoF链路功率利用率分析 |
| 5.2 信号预编码技术的工作原理 |
| 5.2.1 信号预编码规则 |
| 5.2.2 相位解卷绕 |
| 5.3 基于抑制载波的功率探测方案实现 |
| 5.4 基于抑制载波的功率探测方案实验验证及结果讨论 |
| 5.4.1 实验设置 |
| 5.4.2 相位解卷绕的影响 |
| 5.4.3 对根升余弦脉冲成型函数的鲁棒性 |
| 5.4.4 激光器线宽对系统性能的影响 |
| 5.4.5 与传统的单边带调制功率探测方案性能对比 |
| 5.5 本章小节 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（8）外差光生微波中的频率稳定与调控技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 光生微波常用方法及发展 |
| 1.2.1 直接调制法 |
| 1.2.2 外调制法 |
| 1.2.3 光电振荡器法 |
| 1.2.4 光外差法 |
| 1.3 论文的主要工作及结构 |
| 第二章 光外差法的基本理论 |
| 2.1 光外差法基本原理 |
| 2.2 影响光生微波信号质量的因素 |
| 2.2.1 激光器偏振的影响 |
| 2.2.2 初相位差的影响 |
| 2.2.3 激光器功率的影响 |
| 2.2.4 激光器线宽的影响 |
| 2.2.5 激光器噪声的影响 |
| 2.2.6 激光器频率漂移的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于3×3耦合器的稳频系统 |
| 3.1 激光器的稳频方法 |
| 3.2 基于MZI的外差光生微波稳频系统 |
| 3.2.1 方案结构介绍 |
| 3.2.2 马赫-曾德尔干涉仪原理 |
| 3.2.3 基于MZI的外差光生微波稳频原理 |
| 3.2.4 方案仿真验证 |
| 3.3 MZI相位解调 |
| 3.3.1 基于3×3 耦合器构建的MZI |
| 3.3.2 MZI相位解调算法 |
| 3.3.3 椭圆拟合解调 |
| 3.4 PID控制仿真 |
| 3.4.1 PID控制原理 |
| 3.4.2 数字PID算法 |
| 3.4.3 控制系统仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于受激布里渊散射的鉴频系统 |
| 4.1 光纤中的散射现象 |
| 4.2 受激布里渊散射基本理论 |
| 4.2.1 物理过程 |
| 4.2.2 受激布里渊散射频移 |
| 4.2.3 受激布里渊散射增益谱 |
| 4.2.4 受激布里渊散射阈值 |
| 4.3 基于SBS的鉴频方案实验研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（9）基于光纤中SBS效应的高性能微波信号生成及滤波研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 微波光子技术的应用价值 |
| 1.1.2 微波信号生成与滤波的应用需求 |
| 1.2 微波信号生成的国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于外差拍频方案的微波信号生成方案 |
| 1.2.2 基于光电振荡器的微波信号生成方案 |
| 1.2.3 基于受激布里渊散射效应的光电振荡器 |
| 1.2.4 双频光电振荡器的背景 |
| 1.2.4.1 双频微波信号的应用场景 |
| 1.2.4.2 双频光电振荡器的研究现状 |
| 1.3 微波光子滤波器的国内外研究现状 |
| 1.3.1 基于光滤波器的微波光子滤波器 |
| 1.3.2 基于受激布里渊散射效应的微波光子滤波器 |
| 1.4 本文的研究内容和结构安排 |
| 1.4.1 本文的主要研究内容及创新点 |
| 1.4.2 本文的结构安排 |
| 第二章 受激布里渊散射效应的基本原理 |
| 2.1 SBS的产生机理 |
| 2.2 SBS的主要特性 |
| 2.3 激光器的相位噪声对SBS的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于受激布里渊散射效应的单频光电振荡器 |
| 3.1 基于外调制滤波移频方案的光电振荡器 |
| 3.1.1 布里渊光电振荡器的基本原理 |
| 3.1.2 布里渊光电振荡器的实验结构 |
| 3.1.3 频谱分析 |
| 3.1.4 相位噪声分析 |
| 3.2 基于注入锁定泵浦控制方案的光电振荡器 |
| 3.2.1 光注入锁定原理 |
| 3.2.2 高精度光电振荡器设计方案 |
| 3.2.3 高精度光电振荡器的相位噪声分析 |
| 3.2.4 高精度光电振荡器的性能分析 |
| 3.3 结合光锁相技术的光电振荡器长期稳定性提升 |
| 3.3.1 光锁相光电振荡器的基本原理 |
| 3.3.2 布里渊光电振荡器的长期稳定性提升方案 |
| 3.3.3 光锁相布里渊光电振荡器的性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于受激布里渊散射效应的双频光电振荡器 |
| 4.1 双频光电振荡器的基本原理 |
| 4.2 双频微波信号的噪声分析 |
| 4.3 基于双注入锁定技术的双频微波信号生成系统 |
| 4.3.1 双频OEO系统的实验结构 |
| 4.3.2 双频微波信号的性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于线性扫频泵浦的布里渊微波光子滤波器 |
| 5.1 基于线性扫频泵浦的布里渊滤波器生成 |
| 5.1.1 布里渊泵浦信号带宽拓展方法 |
| 5.1.2 矩形布里渊滤波器生成方案 |
| 5.1.3 矩形布里渊滤波器性能分析 |
| 5.2 布里渊滤波器对信号传输质量的影响分析 |
| 5.2.1 信号传输质量测量实验 |
| 5.2.2 信号传输质量结果分析 |
| 5.3 基于相位调制方案的滤波器抑制比提升 |
| 5.3.1 布里渊响应的检测原理 |
| 5.3.2 基于相位调制方案的布里渊滤波器结构 |
| 5.3.3 布里渊滤波器的性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 附录一 缩略语 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 攻读博士学位期间授权的发明专利 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
（10）基于光注入半导体激光器的微波信号产生研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 单频微波本振信号产生技术的研究现状 |
| 1.2.1 基于电子技术的单频微波信号产生 |
| 1.2.2 基于光子技术的单频微波信号产生 |
| 1.3 宽带微波波形信号产生技术的研究现状 |
| 1.3.1 基于电子技术的宽带微波波形产生 |
| 1.3.2 基于光子技术的宽带微波波形产生 |
| 1.4 本文的主要研究工作与创新点 |
| 1.5 本文的内容安排 |
| 第二章 光注入半导体激光器的非线性动力学状态特性分析 |
| 2.1 半导体激光器的非线性机制 |
| 2.1.1 激光器的稳定性分类 |
| 2.1.2 半导体激光器的耦合速率方程 |
| 2.1.3 各种外部扰动方案 |
| 2.2 光注入半导体激光器的非线性动态特性分析 |
| 2.2.1 耦合速率方程 |
| 2.2.2 各种非线性动态的特性 |
| 2.2.3 系统参数对非线性动态演变的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于光注入半导体激光器的单频微波信号产生 |
| 3.1 基于单周期振荡态产生单频微波信号的特性分析 |
| 3.1.1 仿真分析 |
| 3.1.2 实验研究 |
| 3.2 现有单频微波信号的性能提升方案 |
| 3.2.1 双锁定法 |
| 3.2.2 延时反馈法 |
| 3.3 基于次谐波调制和光电反馈的单频微波信号性能提升方案 |
| 3.3.1 改进的光电反馈法 |
| 3.3.2 基于次谐波调制和光电反馈的性能提升方案 |
| 3.4 基于光注入半导体激光器的单频太赫兹信号产生 |
| 3.4.1 太赫兹信号产生的实验分析 |
| 3.4.2 太赫兹无线通信系统的实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于光注入半导体激光器的脉冲信号产生 |
| 4.1 基于光注入半导体激光器的三角波脉冲产生 |
| 4.1.1 实验装置与工作原理 |
| 4.1.2 实验结果与分析 |
| 4.2 基于光注入半导体激光器的光脉冲产生 |
| 4.2.1 实验装置与工作原理 |
| 4.2.2 实验结果与分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于调制光注入半导体激光器的宽带可重构波形信号产生 |
| 5.1 光注入半导体激光器单周期振荡态的高速频率切换特性研究 |
| 5.1.1 光注入下单周期振荡态的附加频率切换时间分析 |
| 5.1.2 基于调制光注入半导体激光器的高速微波跳频信号产生 |
| 5.2 基于调制光注入半导体激光器的宽带微波波形产生 |
| 5.2.1 大带宽线性调频信号产生 |
| 5.2.2 可重构特性分析 |
| 5.3 宽带微波波形的性能提升研究 |
| 5.3.1 基于傅里叶域模式锁定的信号纯度提升 |
| 5.3.2 基于偏振调制的频率及带宽扩展 |
| 5.4 基于宽带波形的高分辨雷达测距系统 |
| 5.4.1 实验装置与工作原理 |
| 5.4.2 实验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 未来相关工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
四、Optical Generation of mm-Wave Signal Through Optoelectronic Phase-Locked Loop（论文参考文献）
- [1]光载射频系统中毫米波及矢量毫米波信号的光子生成技术研究[D]. 王东飞. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]可调谐光电振荡器及其应用研究[D]. 王悦. 吉林大学, 2021(01)
- [3]RoF系统中W波段光生毫米波技术研究[D]. 王欢. 兰州交通大学, 2021(02)
- [4]无滤波高倍频光载毫米波生成技术研究[D]. 薛壮壮. 北京交通大学, 2020(02)
- [5]基于集成强度调制器的倍频微波光子移相技术[D]. 赵蓓丝. 广东工业大学, 2020(02)
- [6]基于外部调制和偏振控制产生毫米波的RoF系统[D]. 樊爽林. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [7]光外差RoF下行链路调制与检测技术研究[D]. 蔡沅成. 电子科技大学, 2020(07)
- [8]外差光生微波中的频率稳定与调控技术研究[D]. 赵音哲. 电子科技大学, 2020(07)
- [9]基于光纤中SBS效应的高性能微波信号生成及滤波研究[D]. 石梦悦. 上海交通大学, 2020(01)
- [10]基于光注入半导体激光器的微波信号产生研究[D]. 周沛. 南京航空航天大学, 2019(01)