光载无线电系统综合实验方案设计与教学实践

为了培养学生的创新能力,在光纤通信实验中安排了光载无线电的综合性设计性实验项目。该实验采用学生自主设计的模式,主要教学环节有：核心模块设计、自主系统搭建、传输信号分析、参数优化和总结汇报及考核,可以在仿真软件上对自行设计的系统进行测试及优化。教学实践证明,大部分学生能自主设计各具特色的光载无线电系统,在波分复用单通道下行链路中,速率达到1Gbits/s;通过实验学生能学到科学研究的方法,进而锻炼了创新意识与创新实践能力;该实验方案对于高校实验室教学改革具有较好的借鉴意义。     

光载无线系统中的线性化技术

文章认为在常规的光载无线系统中电光调制器的固有非线性特性一直是限制该类系统动态范围的重要因素之一,为了实现更高的动态范围,以满足系统对于线性度的需求,需要抑制电光调制器的非线性所带来的交调失真。文章对光载无线系统的非线性过程进行了深入研究,从调制器的结构以及与调制器独立的后补偿两个方面提出光载波相位偏移技术和光边带处理技术,灵活有效地提高了微波段光载无线系统甚至毫米波段光载无线系统的无杂散动态范围20dB以上。     

一种载边比可调单边带全双工光载无线系统

理论分析了一种基于双平行马赫曾德尔调制器(MZM)的2倍频光单边带调制方案,仿真研究了基于该方案的载波重用全双工光载无线(RoF)通信系统性能.合理设置射频驱动信号相移及双平行MZM主调制器偏置电压产生单边带信号,再调整调制指数以实现光载边比ROCS的连续可调谐.讨论了射频信号相移、主调制器偏置电压、双平行MZM消光比...     

光纤无线电系统中两路毫米波信号的同时产生

随着信息技术对通信系统的容量、带宽、安全性以及灵活性的要求越来越高,当今通信网络逐渐不能满足这种需求,光载毫米波系统已经成为目前国内外的研究热点。通过理论建模,在光载毫米波信号系统的发送端利用两平行的马赫-曾德尔调制器分别对两射频信号进行调制,经过长距离的光纤传输之后,在接收端利用两个光电探测器分别进行探测,通过仿真在接收端同时产生了两束高质量的毫米波信号,并得到了解调之后的基带信号的眼图。     

基于微波光子六倍频的光载无线通信系统

构建了基于微波光子倍频的光载无线传输系统。基于偏振调制器实现了六倍频光毫米波产生,利用马赫增德尔调制器实现了QAM信号调制并进行光载无线传输,测试了41.5GHz QAM信号调制和10km光载无线传输光纤传输之后的QAM信号星座图。该系统实现了远距离音视频或高清数字信号传输。     

基于光载波抑制产生6倍频毫米波的RoF系统

搭建了一种基于光载波抑制产生6倍频毫米波的 RoF系统。系统采用马赫-曾德尔强度调制器（MZM）和滤波器抑制了偶次和一阶光边带,2个三阶光边带在基站端的光电检测器中进行拍频,得到了6倍频毫米波信号。仿真结果表明,采用10 GHz的微波信号,可以产生60 GHz的毫米波,2.5 GB/s的信号可以在单模光纤中传输15 km以上。     

应用并行MZM降低光载OFDM系统的非线性失真

针对传统马赫-曾德尔调制器(MZM)在光载正交频分复用(OFDM)系统中的非线性失真问题,提出了一种新的并行MZM结构,该结构由主调制器和起补偿作用的子调制器组成。理论分析与仿真表明:通过设计调制器电极长度与输入光功率,使得相位误差衰减因子小于1,此时并行MZM的非线性失真小于传统MZM。在相同调制指数下,并行MZM对应的星座图更加收敛,但随着调制指数的增加而逐渐发散。     

光载无线信号的OCS-DPSK调制格式

文章提出一种新型的光载波抑制一差分相移键控（OCS-DPSK）调制格式,可以实现光载无线（RoF）系统的3个关键功能：分发下行RoF信号、产生远端本振信号和上行数据的重调制,从而实现成本最优的RoF接入网络。文章作者实验演示了基于单个单臂马赫-曾德调制器产生OCS-DPSK控调制格式的全双工RoF传输系统。     

一种基于MZM的电信号任意倍频方法

文章提出一种使用马赫-曾德尔强度调制器(MZM)产生输入信号的任意倍频信号的方案,利用该方法不仅可以产生输入信号的偶数倍倍频信号,还可以产生输入信号的奇数倍信号.通过设置马赫-曾德尔强度调制器的直流偏置点在线性偏置点,产生了奇数倍信号,通过设置直流偏置点在特殊的非线性偏置点,产生了偶数倍信号.通过调节输入信号的幅度,可以得到想要的高阶倍频信号.理论分析和实验证实了该方案的可行性.     

一种12倍频全双工RoF系统

为提高光载无线(RoF)通信系统倍频系数,提出了一种基于集成双平行马赫曾德尔调制器(MZM)和抑制载波光双边带调制的12倍频光生毫米波方案.理论分析了光生毫米波信号产生机理,讨论了相关参数对光生毫米波信号的影响,理论分析与仿真结果基本吻合.在此基础上设计了一种基于该方案的全双工RoF系统,通过调整基站(BS)线偏振器(...     

一种改进的载波抑制调制光毫米波信号的产生方案

为了克服光纤无线(ROF)系统中色散对光载波抑制(OCS)调制光毫米波信号传输的影响,提出一种改进的OCS调制方案。使用双驱动马赫-曾德尔调制器(MZM),通过调整两路输入射频信号相位、基带信号增益和直流偏置电压将2.5Gbit/s数据信号仅调制到(OCS)信号的一个边带上传输。理论分析表明,与传统OCS调制光毫米波信号产生方案相比,本文方案解决了色度色散引起的码元走离问题,大大增加了传输距离。仿真实验结果表明,经过110km光纤传输后信号的眼图仍然十分清晰,在BER=10-10条件下,信号经过20、40和60km光纤传输后的功率代价分别为0.78、1.7和1.9dB。     

基于电光调制器的微波信号倍频技术研究进展

基于电光调制器产生微波信号的倍频方法结构简单、调谐性好、稳定性较高,为产生毫米波频段乃至太赫兹频段信号提供了一种有效的解决方法。重点介绍了基于电光调制器的几种典型倍频方案与关键技术及其最新研究进展,综合比较了各个方案的优缺点,并给出了下一步研究与发展的方向。     

一种基于DPMZM的16倍频光生毫米波方案

为提高光载无线(RoF)中光生毫米波的倍频系数及降低系统的复杂度,提出了一种基于双平行马赫曾德尔调制器(Dual-Parallel Mach-Zehnder Modulator, DPMZM)和偏振复用技术的抑制载波的16倍频毫米波信号产生方案。推导了理想情况下倍频方案的产生机理。在仿真实验中,分别分析了调制器调制指数、消光比、电移相器相移、偏振器件角度漂移等非理想因素对系统光边带抑制比(OSSR)和射频杂散抑制比(RFSSR)的影响。结果显示,当合理设置各参数的取值范围,其对应的OSSR和RFSSR的饱和值高达29.88 dB和23.9 dB。该方案在一定程度上简化了16倍频的系统模型且生成的毫米波信号性能较为高效、频谱纯度较好,对实际系统设计具有一定的参考价值,为微波光子学的发展提供了新途径。     

Si基光子器件的p-i-n电学结构模型及分析

为了设计研制基于载流子色散效应的Si基光子器件 ,本文针对Si基光子器件的电学结构,利用Silvaco的器件仿真工具Atlas,并根据 载流子色散理论, 结合有限差分(FD)法,建立了基于p-i-n结的电学结构模型。 同时,为了提高模型的实 际应用水平,采用0.18μm CMOS工艺线制作Si基马赫-曾德尔调制器(MZM), 并进行相应的实验验证与分析。本文工作将为从物理层面上优化Si基光子器件设计提供帮助 。     

基于四次乘方射频信号和级联MZM的梳线可调的光学频率梳

提出了一种基于四次乘方射频(radio frequency,RF) 信号和级联马赫- 曾德尔调制器(Mach-Zehnder modulator,MZM)的梳 线可调的光学频率梳(optical frequency comb,OFC)产生方案。利用乘方运算电路对正弦RF信号进行运算 耦合,产生的乘方RF信号驱动级联的MZM,调制器对输入光进行调制,从而产生梳线数可 调的平坦 OFC。建立了乘方RF信号驱动级联MZM产生OFC的理论模型,利用OptiSystem软件对其性能 进行了 研究。结果表明,OFC的梳线间隔是RF信号源频率的2倍,可调谐并且拓展了频谱带宽;产 生OFC的 目标梳线数是基准调制电压的4倍,实现了梳线数可调谐;调节MZM上下支臂的调制和偏置电 压差为确 定的优化值,可以使不同目标梳线数的OFC平坦度均小于0.95 dB。     

一种基于并级联MZM的20倍频光生毫米波方案

为进一步提高光载无线通信(radio over fiber,ROF)系统中光生毫米波的倍频系数,提出了一种基于4个马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder modulator,MZM)共同作用的20倍频毫米波信号产生方案。推导了理想情况下倍频方案的产生机理,在仿真实验中,分别分析了非理想因素下调制器直流偏置电压漂移、调制指数、消光比等对系统性能的影响,结果显示,当合理设置各参数的取值范围,其光边带抑制比(optical sideband suppression ratio,OSSR)和射频杂散抑制比(radio frequency spurious sideband suppression ratio,RFSSR)的饱和值高达33.20 dB和27.21 dB;针对基于此倍频方案的ROF系统,对比分析了2.5 Gbit/s数据信号的单双边带调制两种不同传输方式,仿真结果表明,当光纤距离为40 km时,单边带依旧可达无差错传输,降低了传输过程中码间走离效应的影响,增加了系统的传输距离,更适合远距离传输,为微波光子学的发展提供了一种理论依据。     

New progress of mm-wave radio-over-fiber system based on OFM

This paper presents an overview on new progresses-of millimeter wave (mm-wave) radio-over-fiber (RoF) system based on mm-wave generation by optical frequency multiplication (OFM), including gen-eration of high-order optical side modes by optical modulation using dual-drive Mach-Zehnder modulator (DD-MZM) and enhancement of high-order optical side mode induced by selective amplification due to stimulated Brillouin scattering (SBS). The paper describes OFM by using DD-MZM in principle and verifies it in an experimental bidirectional 40GHz RoF system. SBS amplification enhances the generated information-bearing mm-wave in downlink and also helps in producing a pure reference mm-wave for radio frequency-intermediate frequency (RF-IF) down-conversion in uplink. These efforts pushed the OFM technology of mm-RoF systems to achieve more and more feasibility and cost-effectiveness.     

Photonic generation of frequency 12-tupling millimeter-wave based on three cascaded-MZMs and polarization multiplexing

Optical millimeter-wave generation is a predominant approach for the generation of high-quality carrier signals for future wireless transmissions. This paper proposes an optical frequency 12-tupling millimeter-wave generation scheme using three cascaded-MZMs assisted by polarization multiplexing for carrier suppression. A three-stage MZM architecture produces the desired sixth-order sidebands along with the undesired carrier signal. The proper adjustment of polarization direction and angle of polarization rotation lead to the effective suppression of the undesired optical carrier signal. A comprehensive mathematical analysis has been accomplished to evaluate the system's performance, and the obtained results are also validated through simulation findings. The derived results demonstrate that the proposed system is capable of operating over a broad modulation index range extending from 1.5 to 4.5, thereby relaxing the stringent requirements for a constant modulation index. The proposed system generates high-purity mm-wave signals with an OSSR of 62.06 dB and an RFSSR of 54.79 dB at a modulation index of 2.6. Moreover, it is also validated that even if the system parameters like modulation index, polarizer rotation angle, and phase difference among RF driving signals deviate from their ideal values to a certain degree, the system performance remains acceptable. The involvement of polarization technique, omission of wavelength-dependent devices, and a large modulation index operating range make this methodology readily appealing for implementation in radio-over-fiber transmissions.     

开放性电子创新实验教学的探索与实践

本文分析了目前电子信息类专业实验教学中存在的主要问题,论述了我校在电子创新实验教学中采取的开放实验室资源、自制实验设备、解决实验教材和师资培养等一系列措施的思路和做法。实际效果证明了该实验教学方法提高了电子信息类专业的实验教学效果和学生的专业水平,为电子信息类专业学生的创新能力培养探索出了一条新路。