基于AlGaN/GaN HEMT太赫兹探测器的340 GHz无线通信接收前端

利用天线耦合AlGaN/GaN HEMT太赫兹探测器的自混频和外差混频效应,分别设计并测试了340 GHz频段直接检波式和外差混频式接收机前端。通过接收机信噪比的测量和接收功率的定标,得到了两种接收机的等效噪声功率。直接检波模式下探测器的响应度约为20 mA/W,直接检波模式和外差混频模式下接收机的等效噪声功率分别约为?64.6 dBm/Hz1/2和?114.79 dBm/Hz。在相同的载波功率和接收信号带宽条件下,当本振太赫兹波功率大于?7 dBm时,外差混频接收的信噪比优于直接检波的信噪比。当本振功率大于0 dBm时,外差混频接收机表现出优良的解调特性,其信噪比高出直接检波接收机的信噪比10 dB以上。     

基于FBG和偏振复用的8倍频全双工RoF系统

为简化光载无线通信系统(RoF)中心站(CS)和基站(BS)结构,提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)和偏振复用技术的8倍频全双工RoF系统方案。通过设置马赫-曾德尔调制器(MZM)偏置电压和射频驱动信号幅度保留部分主载波与偶数阶边带,再利用FBG将主载波与偶数阶边带分离。结合偏振复用技术将主载波和偶数阶边带复用到X和Y两个偏振方向上,其中抑制载波偶数阶边带用于下行链路数据传输,而主载波在BS站作为上行链路载波使用。理论推导了实现机理并进行了实验验证,结果表明当使用10 GHz射频驱动时可实现稳定的80 GHz光载毫米波信号,传输20 km后下行链路和上行链路功率代价仅为0.1和0.07 dB,表现出了较好的系统性能。     

基于单MZM和FBG的10倍频抑制载波RoF系统

为优化光载无线通信系统(RoF)结构,提出了一种基于单马赫曾德尔外调制器(MZM)和光纤布拉格光栅(FBG)的10倍频抑制载波RoF系统实现方案。通过设置射频驱动信号幅度和MZM偏置电压抑制主载波和偶数阶边带,结合FBG滤波功能,最终实现10倍频RoF毫米波信号。理论推导了10倍频毫米波信号实现机理,优化了FBG带宽及反射率,实验结果表明该新型RoF系统传输20 km后功率代价为1.66 dB。     

带预编码的六倍频矢量毫米波信号产生和探测

提出了一种基于四波混频以及平衡预编码产生光子六倍频矢量毫米波信号的方案。该方法利用单个强度调制器的载波抑制调制以及1 km高非线性色散位移光纤发生四波混频以实现六倍频,结合平衡预编码产生了72 GHz载频的四相相移键控(QPSK)的矢量毫米波信号,很大程度上降低了系统的成本。通过实验演示了2 Gbaud, 72 GHz QPSK矢量毫米波信号的产生,同时研究了QPSK信号不同波特率以及光纤传输长度分别对信号的影响。实验结果表明,在15 km光纤和1 m的无线传输下,当输入光电探测器的光功率大于-6.3 dBm, QPSK信号波特率不高于2.5 Gbaud时,信号的误码率低于硬判决前向纠错门限阈值,可实现无误码传输。     

0.34 THz肖特基二极管高速OOK信号直接检波器

为了满足340 GHz高速OOK无线通信的需求,完成了340 GHz零偏置波导检波器的设计、加工和测试。首先,在高频电磁仿真软件HFSS中对准垂直结构二极管（QVD）进行建模仿真,并结合二极管的非线性模型确定二极管的阻抗;随后设计了输入波导-微带转换以及低通滤波器等无源结构,并同时对二极管进行阻抗匹配;最后进行了检波器的加工和测试。测试结果表明该检波器的电压灵敏度在334 GHz时最佳,最大值为2 210 V/W,并且在315 GHz~357 GHz频率范围内的典型值为1 400 V/W,其对应的等效噪声功率典型值为5 pW Hz-0.5。最后,还利用该检波器进行了340 GHz频段的高速OOK信号接收实验,结果表明,该检波器能够近乎无误地检测10 Gbps的OOK信号,并且在OOK信号速率为15 Gbps时,检波器解调得到的误码率为3.1510-7,证明了该检波器的高速信号检测能力能够满足高速OOK无线通信系统的需求。     

基于MC1496的振幅调制、同步检波电路的实现与仿真

本文分析了一种基于集成模拟乘法器MC1496的振幅调制电路、同步检波电路,具体给出了偏置电流和偏置电压。详细介绍了抑制载波以及有载波的调幅实现过程,电路的同步检波实现过程,并利用multisim仿真软件对结果做了仿真分析,调制和检波波形正确清晰。     

采用两个级联外部调制器产生四倍频光载毫米波的光纤无线通信系统

研究了一种采用两个级联外部调制器基于光载波抑制原理产生四倍频毫米波的光纤无线通信(ROF)系统.在中心站利用电混频器产生副载波复用信号,通过第一个外部调制器产生两倍射频(RF)信号的光载毫米波信号,再通过第二个外部调制器产生四倍射频信号的光载毫米波.实验显示采用频率为10 GHz的射频信号源和2.5 Gbit/s的数据基带信号混频通过两个级联外部凋制器后产生毫米波的频率为40 GHz,并且在单模光纤中传输距离达20 km,功率代价小于2 dB.     

采用外调制器产生四倍频的光载毫米波光纤无线通信系统

实验研究了采用一个外部调制器和一个光纤布拉格光栅(FBG)滤波器产生四倍频光载毫米波的光纤无线通信(ROF)系统.在中心站(CS),数据和射频(RF)信号通过混频后驱动外调制器,调节外调制器的直流偏置,产生抑制奇数阶边带的信号,用FBG将中心载波滤除,两个二阶边带通过光纤发送至基站.在基站(BS),两个边带在带宽为60 GHz的光电二极管中拍频,产生四倍射频信号的毫米波信号.实验显示,当射频频率为10 GHz时,可以产生频率为40 GHz的光载毫米波信号,得到的毫米波眼图和信号解调后的眼图效果都很好,功率代价小于1 dB.从眼图和功率代价两方面来看,2.5 Gbit/s的数据信号可在下行链路的光纤中传输40 km以上.     

ROF中基于单个光波长与LiNdO3调制器的多频光毫米波

实验研究了一种采用单个光载波和一个单臂LiNdO3调制器同时产生多个不同频率光毫米波的光无线通信(ROF)系统。在中心站,多路不同频率的射频(RF)信号与相应的基带数据信号进行混频,再用功率耦合器将它们耦合成一路信号,输出信号用于驱动单臂LiNdO3调制器进行载波抑制调制去产生多频率的光毫米波信号。经过光纤传输后,在基站,利用光滤波器将载有不同频率光毫米波的光频成分进行分离,之后再分别进入光电检测器(O/E)进行检测。实验结果显示,采用频率为10 GHz与20 GHz的RF信号源可以产生频率为20GHz与40 GHz的光毫米波,20 GHz的毫米波携带2.5 Gb/s的下行基带数据信号在单模光纤中可以传输40km以上,因此这种方案是有效和可行的。     

基于相位调制器倍频技术产生56GHz毫米波的光载无线通信系统

提出并实验研究了一种基于光相位调制器(PM)倍频技术产生56GHz毫米波的光载无线通信(RoF)系统。在中心站,通过28GHz射频(RF)信号驱动PM产生了56GHz光毫米波,并将下行的2.8Gb/s开关键控(OOK)信号调制到该光载波上,然后经过20km标准单模光纤(SSMF)传输至基站,最后由天线进行发射。用户终端接收后,采用相干解调恢复出基带信号。实验结果表明,56GHz光载毫米波信号经SSMF传输20km后其功率代价小于1dB,通过无线方式传输1.1m后其功率代价小于2.5dB。     

Low-Power Analog Integrated Circuits for Wireless ECG Acquisition Systems

This paper presents low-power analog ICs for wireless ECG acquisition systems. Considering the power-efficient communication in the body sensor network, the required low-power analog ICs are developed for a healthcare system through miniaturization and system integration. To acquire the ECG signal, a low-power analog front-end system, including an ECG signal acquisition board, an on-chip low-pass filter, and an on-chip successive-approximation analog-to-digital converter for portable ECG detection devices is presented. A quadrature CMOS voltage-controlled oscillator and a 2.4 GHz direct-conversion transmitter with a power amplifier and upconversion mixer are also developed to transmit the ECG signal through wireless communication. In the receiver, a 2.4 GHz fully integrated CMOS RF front end with a low-noise amplifier, differential power splitter, and quadrature mixer based on current-reused folded architecture is proposed. The circuits have been implemented to meet the specifications of the IEEE 802.15.4 2.4 GHz standard. The low-power ICs of the wireless ECG acquisition systems have been fabricated using a 0.18 μm Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) CMOS standard process. The measured results on the human body reveal that ECG signals can be acquired effectively by the proposed low-power analog front-end ICs.     

0.14 THz 10 Gbps无线通信系统

太赫兹通信由于其固有的宽带特性,在Gbps以上的高速无线通信领域受到广泛关注。本文描述了一种工作在0.14 THz频段的无线通信系统,传输速率达10 Gbps。该系统基于超外差结构,中频采用数字信号处理技术进行16QAM高阶数字信号调制解调,依靠肖特基二极管次谐波混频技术实现从中频到太赫兹信号的频谱搬移。目前该系统已经通过了500 m 10 Gbps距离无线传输实验验证,通信频段为133.8 GHz～137.4 GHz,带宽3.6 GHz,发射功率0 dBm,传输误码率低于10-6。     

A Novel Scheme for Seamless Integration of ROF With Centralized Lightwave OFDM-WDM-PON System

We have experimentally demonstrated a novel transmission system for seamless integration of ROF with centralized lightwave OFDM-WDM-PON based on an integrated external modulator. At the one of two arms of the integrated external modulator, the optical carrier suppression (OCS) is realized to generate 40–GHz optical millimeter-wave (mm-wave) and up-converted baseband data signal as wireless signal. In another arm of the integrated external modulator, 16 quadrature amplitude modulation intensity-modulated OFDM signals at 10 Gbit/s are used for downstream transmission as wired signal based on double sideband modulation. By using one intensity modulator (IM), the downstream RF OFDM signal is remodulated for upstream on–off keying (OOK) data at 2.5 Gbit/s because of its downstream RZ shape waveform. The 10-Gbit/s wired signal, 2.5-Gbit/s wireless signal, and 2.5-Gbit/s upstream signal have been transmitted over 20-km single mode fiber (SMF) successfully.      

基于直流光注入直调DFB-LD的可调光毫米波信号产生技术

提出了一种基于直流光注入直接调制分布反馈式半导体激光器(DFB-LD)的载波可调的光毫米波生成方案,利用直接调制DFB-LD的输出瞬态波长随驱动电流增大而蓝移的特点,将直流光注入至直调DFB-LD的0码波长附近注入锁定。锁定的直调激光器在1码时输出的蓝移波长与原注入波长相位相干,再通过光电探测器将拍频信号转换为调制的光毫米波信号。实验重点讨论了40GHz光毫米波的产生,同时完成了30、40、50和60GHz光毫米波的可调谐性实验。本文的方案结构简单,无需外调制器和微波本振,载波可调并可产生高至60GHz光毫米波信号,可作为光/无线混合接入中成本节省的光上变频方案。     

310 GHz太赫兹通信系统设计

太赫兹波具有传输速率高、容量大、方向性好、抗干扰能力强等特点,由于大气损耗大和大功率源的缺乏,较适用于短距离无线通信。基于300 GHz频段的优良特性,设计了一种310 GHz太赫兹无线通信系统。通信链路基于美国亚毫米波与太赫兹产品制造公司(VDI)的谐波混频和超外差收发,系统主要由倍频器、功率放大器、滤波器和VDI次谐波混频器构成。根据链路预算搭建实际通信系统,仿真和实验结果证明：随着通信速率的升高,解调信号的失真逐渐增加。通信距离1 m条件下,系统能实现10 Gbps无误码传输,当速率达到11 Gbps时,误码率为5×10-6。     

基于LDPC码和BPPM的无线光通信系统性能研究

为了克服光在弱湍流大气条件传输时,光强闪烁造成的突发错误,在已知信道衰落信息(CSI)和未知信道衰落信息(NCSI)条件下,研究了基于低密度奇偶校验(LDPC)码和二进制脉冲位置调制(BPPM)的无线光通信系统性能,论述了BPPM光通信信道对称性的特点,并与基于LDPC码和OOK调制的光通信系统性能进行了比较。结果表明,在NCSI和CSI情况下,基于LDPC码和BPPM的光通信系统相对于基于LDPC码和OOK调制的系统均有更优异的差错性能;在NCSI情况下,基于LDPC码和BPPM的光通信系统的性能相对于CSI情况下的系统性能损失并不大;且采用LDPC码BPPM相对于LDPC码OOK调制的光通信系统,随着湍流强度的增大系统性能损失较小。因此,基于LDPC码和BP-PM的光通信系统在不需要信道衰落信息估计的情况下,能获得较大的编码增益,便于工程实现,在无线光通信中将有一定的应用前景。     

紫外无线通信调制方式研究

为了研究不同调制方式对数据传输速率和数据误码率等性能的影响,在紫外无线通信系统平台上,对比研究了二进制启闭键控(OOK)和脉冲位置调制(PPM)两种调制方式。该无线通信系统以深紫外LED作为光源传播信号,用光电倍增管探测微弱光信号,并用现场可编程门阵列(FPGA)对两种调制方式进行实验测试,实验结果表明:与OOK调制方式相比,在相同信噪环境中,PPM误码率更低,具有更好的鲁棒性以及更低的功耗。因此对于以紫外LED为光源的无线通信系统,PPM调制方式比OOK更加适合。     

基于光学频率乘法器的THz通信载波研究

为解决THz波无线通信系统载波存在的频率稳定性及精度问题,提出基于光学频率乘法器的THz载波产生方法.该乘法器由光梳信号生成器、光学可调滤波器和UTC-PD光学混频器组成.光梳信号和可调光纤进行光学频率相乘产生双模相干光信号,通过UTC-PD进行光外差混频产生高频率和高饱和输出功率的THz载波,并对载波的线宽、单边带相...     

基于THz QCL 和THz QWP 的数字通信演示系统

随着无线通信速率需求的增加和材料生长、器件工艺制作水平的提高,太赫兹（THz）通信已成为未来高速无线通信系统发展的一个重要方向。介绍了太赫兹通信的特点以及国际上太赫兹通信系统的发展现状,并报导了一种利用太赫兹量子级联激光器（THz QCL）作为发射源,太赫兹量子阱探测器（THz QWP）作为接收器的太赫兹数字通信演示系统。该系统采用On-Off-Key（OOK）调制和直接强度检测方式,通信频点为3.9 THz,通信距离为2.2 m,传输速率可达1 Mbps 以上。最后探讨了该系统的带宽限制因素及其在通信速率方面的潜力。