1、金陵科技学院学士论文目录I毕业设计（论文）设计论文题目相位调制ROF系统仿真学生姓名指导教师二级学院网络和通信工程学院专业通信工程班级G11通信工程学号1122103008提交日期2015年4月20日答辩日期2015年5月13日金陵科技学院学士论文目录II目录摘要IIIABSTRACTIV第一章绪论111研究背景112ROF系统三种关键技术1121毫米波生成技术1122频率变换技术2123色散技术2124基站简化设计技术3第二章ROF系统简介421ROF系统概述422ROF的主要元器件523ROF的基本结构824ROF系统仿真设计步骤8第三章OPTISYSTEM仿真软件概述931OPTISYS
2、TEM70软件简介932光相位调制技术在ROF中的运用1033光相位调制ROF系统性能分析11第四章系统仿真结果分析1241仿真模型的建立和设计1242参数设置1243仿真实验结果比较和分析12参考文献15致谢16金陵科技学院学士论文摘要III基于相位调制ROF系统仿真摘要在ROF系统中，因为一些光学元器件的影响而造成光信号的一定损耗。尤其是经过长距离传输后的光信号，其功率会急速衰减甚至难以检测，因此我们需要对信号进行强度调制以增大功率。为解决外部强度调制产生毫米波信号的质量不理想，本人提出为避免外部强度调制干扰系统的稳定性，可以以外部控制电路来改变直流偏置电压，解决上述问题。然而，这样的装置
3、使系统更加复杂化。通过此种方案，可以在没有偏置电流的情况下，将未经处理的信号加载到ROF系统中，解决偏置电压带来的诸多问题。关键字强度调制、毫米波、系统仿真金陵科技学院学士论文摘要IVPHASEMODULATIONSYSTEMSIMULATIONBASEDONROFABSTRACTINTHEROFSYSTEM,BECAUSEOFTHEINFLUENCEOFTHEOPTICALCOMPONENTSCAUSEDACERTAINLOSSOFOPTICALSIGNALS,ESPECIALLYTHOSETHEOPTICALSIGNALAFTERLONGDISTANCETRANSMISSION,ITSPO
4、WERATTENUATIONTOVERYSMALLANDHARDTODETECTSO,ITNEEDTHEINCREASESTHEPOWEROFTHEMODULATIONSIGNALINORDERTOSOLVETHEEXTERNALINTENSITYMODULATIONOFMILLIMETERWAVESIGNALQUALITYISNOTIDEAL,IPUTFORWARDTOAVOIDTHESTABILITYOFEXTERNALINTENSITYMODULATIONJAMMINGSYSTEM,CANCHANGETHEDCBIASVOLTAGETOANEXTERNALCONTROLCIRCUIT,T
5、OSOLVETHEPROBLEMHOWEVER,SUCHADEVICETOMAKETHESYSTEMMORECOMPLICATEDTHROUGHTHISAPPROACH,WITHOUTBIASCURRENTSITUATION,UNTREATEDSIGNALISAPPLIEDTOTHEROFSYSTEM,SOLVETHEPROBLEMSCAUSEDBYTHEBIASVOLTAGEKEYWORDSINTENSITYMODULATION,MILLIMETERWAVE,SYSTEMSIMULATION金陵科技学院学士论文第一章绪论1第一章绪论11研究背景随着信息化时代的快速发展，光纤通信与无线通信己进
6、入新的时代。由于用户对业务的要求不断提高，无线通信和光纤通信对带宽及通信容量都提出了更高的要求。而光纤通信是当今的通信行业当中有着重要的位置，它是一种利用光纤来传输光波信号的通信方式，也是目前通信网的主要传输方式之一。经过三十多年的发展，现代光通信已经从短波长多模光纤的模式，发展到使用长波长多模光纤，再到现在最流行且高效的的长波长单模光纤。和传统的通信方式相比较，ROF模式具有以下五个主要优点较大通信容量、更低的外部干扰、更高的保密性，没有辐射，以及难以窃听。到目前为止，现代光纤通信网络已经达到了吉比特每秒的带宽速率，这种超高网速是传统模式下铜缆所难以企及的。但是光纤通信也存在部分问题，比如受
7、到传输网络固定的限制，即使可以达到更高的接入速率，也很难进行随时而便捷的通信，这也是ROF光通信系统的缺点之一。光纤通信的有以下三个主要优点巨大的带宽资源、外部干扰低、损耗较小等，当然，其缺点便是接入不够灵活。无线通信是一种接入非常灵活方便的通信方式，但其固有缺点是的频谱资源很有限，对于现代长距离传输可谓心有余而力不足。另一方面，传输损耗限制了毫米波在实际运用中的效率。因此，有人提出发展一种同时拥有光纤通信和无线通信各自优点的通信方式，即ROFRADIOOVERFIBER，光纤无线通信技术。这种无线通信方式兼具光纤有线通信网络和传统无线通信网络各自的优点。通过ROF系统的处理，能够利用目前的光
8、纤接入网络直接进行无线网络通讯，而且不再需要重复建设光纤等基础通信设施。这种方法在很大程度上替运营商节省了成本和设备资源。因此，可以预见，在不久的的将来，ROF技术会在未来通信中的重要一环。但是，ROF技术任然有许多不够完善的地方，某些固有缺陷仍然制约着整个技术的发展，还需要我们做进一步的探究和发展。12ROF系统三种关键技术为了达到实现更低成本的信号传输方式的目标，我们还要进一步做系统结构的精简工作。ROF系统有以下几个主要问题，比如如何将无线信号加载在光波上传输、怎样利用基站进行高频毫米波载波的生成等需要得到解决。后文将会详细而系统地分析ROF系统中的三种基本技术，包括了毫米波生成技术、频
9、率的变化和调制技术、光的色散控制技术。121毫米波生成技术对于整个ROF系统而言，毫米波生成是其核心技术，因为每一个基站在发射信号时，金陵科技学院学士论文第一章绪论2基本都将毫米波作为它的本振源与发射源。目前有两种主要的方式，可以用来产生毫米波，其中以电学方式为主，也包括有少数采用光学方式。以传统的电学方式为例，就是使用倍频器，经过几次频率的倍增，把低频信号升级为频率更高的高频毫米波。这种方法需要诸多高频设备，包括辅助锁相环、本振器等，进而增加了整个系统的结构复杂度和成本而采用光学的手段有方便、方式灵活多样等优点，历来都是ROF系统的研究热点。毫米波的产生方法，可以分为多种形式。以光学产生方式
10、为例，这些方法可分为直接调制、外部调制和光外差调制。本文将外部调制作为重点研究对象，将会在后文做具体介绍和研究。122频率变换技术频率变换技术在ROF中，主要运用方式为先在中心站进行相应的处理，然后把基带信号的载波信号，以光的形式加载到基带光波上，而基站将光信号经转换而成的载波电信号包含了基带数据。但是光纤通信系统的传输范围，仅限于基带信号（BS）。为了完成使光纤通信和ROF系统之间进行相互连接的目的，有必要在中心站与基站之间进行频率上变换和频率下变换。频率上变换在整个ROF系统中，下行链路的信号传输到基站，经光电检测之后要能够发射出去，有必要将微波副载波加载到光波上。目前有多种频率上变换的方
11、式，如使用电吸收调制器得到频率上变换，或基于高非线性光纤的交叉相位调制进行上变换。频率下变换为有利于传送和提高频谱利用率和便于传送，从上行链路来的毫米波到达中心站后要能够进入骨干网传输，要求必须在中心站进行频率下变换，将其转换为基带或中频信号。迄今为止，有两种方式可以实现频率下变换，一种是将加载有上行信号的边带信号直接进行滤波，另一种方法是通过使用多种调制作用的频谱搬移，将信号边带与光载波移到一起并经处理后达到频率下变换3。123色散技术在ROF通信系统中，色散将会直接关系到系统的整体性能。它一共分为模式色散、波导色散和材料色散三种。对于模式色散而言，传统的ROF系统传输链路一般使用单模光纤，
12、故可以忽略前者对系统的影响，然而材料色散在色散产生环节最为关键。材料色散会导致光波在ROF系统中的带宽受限制。而带宽具有和传输距离相互矛盾的特性，必然导致信号带宽越宽。因为受色散的干扰下，ROF系统不可避免地出现传输距离较短，使用成本偏高的问题。未来随着对带宽要求的不断提高，色散问题将更加严重。金陵科技学院学士论文第一章绪论3目前，有多种解决色散影响的方式，最常用的方式，在接收端加入色散补偿光纤DCF或者布拉格光栅FBG进行后置补偿，以及通过单边带调制和载波抑制的方式来消除色散，或者只在光纤链路上传输低频信号，并在基站进行上变换来实现抑制色散等方法。124基站简化设计技术基站是ROF系统中承上
13、启下的关键部分，在信号被送到用户的设备中断之前，还需要将下行链路的信号进行特殊的处理工作。同时，系统还需要将来自终端设备的信息，通过传输链路上传到中心站。因此，我们需要重视升级和简化基站结构，减低生产使用成本。基站的简化设计技术，就是以改造升级基站结构的为中心，继而通过简化了的基站的的结构使得有限的带宽和设备资源能够充分合理利用，最终令基站的建造成本大幅度下降的同时，保证使用效率得到最优化的提高，从而方便此方法的推广。第一种基站简化方案是，在输入系统中放置更多激光器来提供更多的光源，但是，受限于激光器高昂的使用成本，所以这种方案难以推广和实际应用。另一方面，此方案不仅提高了使用成本的同时，还导
14、致整个系统系统的灵活性大幅下降。在第二种方案中，为精简地面基站的整体结构，提高使用效率，有学者提出以建立无激光光源的基站为基础，通过从中心站获取光源，再重复利用。纵观整个方案，亮点便是基站的实际设计过程中取消了高性能的光源，取而代之的是无源光网络系统，可以大大降低系统的成本。本人经过学习和探究，提出一种理想化的方案，在利用电吸收收发机来完成基站配置工作的同时，可以适当地增加适当的偏压条件，令电吸收发设备直接进行光信号的副载波信号的发射和接受过程，而且在运行期间不需要任何的偏置措施。金陵科技学院学士论文第二章ROF系统简介4第二章ROF系统简介ROFRADIOOVERFIBER技术是一种通过结合
15、光和微波的现代通信技术。目前的广阔市场和庞大的用户需求，促进了无线接入式通信网络的发展。ROF系统具有低损耗，传输距离远、带宽资源巨大、抗干扰性能好、基站易于安装维护、多业务透明传输等优点。21ROF系统概述人类社会己经进入信息化时代，随着现代社会对于通信需求的迅猛增加，通信工程业已发展为使用面最广的技术领域，还拥有巨大的产业规模，发展速度惊人。伴随着多种多样的通信需求不断增加，多样化高质量的宽带业务服务包括语音、图片、多媒体等将是未来通信技术的发展方向，这就需要比传统通信系统具有更大的带宽和更高的容量。通过适度提高通信系统的灵活性，采用方便快捷的无线连接方式，标志着通信领域“最后一公里”技术
16、得到根本上的解决。现阶段的主流无线接入标准，例如，工作频段为为2吉赫兹的3G移动互联网络，其工作传输速率将达到2兆比特每秒，还有比较常见的WLAN系统IEEE80211A/B/G，在这种工作模式下的信号工作频段为5吉赫兹与24吉赫兹，其网络速率将达到54兆比特每秒。无论是3G移动通信系统还是WLAN，在高速发展的现实社会中，都已经大量推广，运用极其广泛。尤其是WLAN，不光在超市、公共地铁站和大型广场等室外公共设施中得到很好的发挥和利用，还逐渐地发展为一种超前的室内短距通信技术，建立微型通信系统，能够满足室内无线通信的需求。但是，当前的无线网络技术依然有着明显的缺陷，工作带宽与工作频谱利用率相
17、当低，没有得到充分的复用和开发，很大程度上浪费了宝贵的频金陵科技学院学士论文第二章ROF系统简介5带资源。面对未来通信朝着高速、大容量、无缝覆盖的发展趋势，现有的无线网络升级空间有限，难以进一步发展。幸运的是，我们在光纤通信的巨大发展前景中受到了启示。光纤具有传输损耗低和带宽巨大的特点中受到了启发，通过光纤通信系统可以很好地实现宽带低损耗传输。光纤传输系统的带宽和容量，完全可以满足语音、数据和多媒体等多种宽带业务的通信需求。所以，在无线接入网领域，我们可以利用光通信技术，通过光纤在光域完成信号的传输和处理，然后在接入点转化为毫米波电信号无线发射出去，实现宽带无线接入。这就是光纤无线技术RADI
18、OOVERFIBER,ROF在传统的移动通信系统构架中，基站装备有收发设备、调制解调器及控制电路，体积庞大，成本较高。由于ROF技术应用的巨大潜力，随着波分复用（WAVELENGTHDIVISIONMULTIPLEXED,WDM）技术引入ROF系统中，ROF系统的传输带宽将继续扩大，同时可以更好地实现动态资源分配和利用，以及更加合理快速的网络路由功能，在实际应用过程中必将会有更好的发展。在可以预见的将来，ROF光通信系统将作为无线接入网络技术的最终替代者。将实现真正意义上的“任何人于任何时间，在任何地点以任何形式通信”的人类信息时代美好愿景。22ROF的主要元器件ROF系统是一种基于副载波调制
19、技术（SUBCARRIERMODULATIONTECHNOLOGY）的通信系统，可以通过光电转换技术，将射频电子信号转化为光信号并加载在光波中传输。在ROF通信系统的传输过程中，具有四个主要特性指标较高的链路增益、较宽的压缩动态范围、传输带宽大以及更低的噪声指数。对于这四个参数的应用，要根据具体的元器件来做相应的调整。比如，激光器件的非线性效应会很大程度上地限制输入信号的压缩动态范围光电探测器的链路增益会随着电路响应度的提高而增加再比如，当光调制器所产生的半波电压升高时，系统的传输效能会相应地降低。在整个ROF模拟系统中，对于传输链路中的各个子系统和器件，有着非常严格的标准，当我们在搭建模拟仿
20、真系统需要进行设计和选择元器件时，要充分考量每一个系统中各元件的性能并合理设置参数以保证系统正常运行。下面将介绍ROF系统的主要元器件。221光调制器（OM在ROF的系统中，光调制器（OPTICALMODULATOR）是影响整个系统性能最主要的因素。于高速系统而言，随着调制频率的上升，假如采用以往的直接调制法，将会遇到不能满足要求光源的调制带宽不能满足要求。尤其是是ROF这样的复杂告诉传输系统，直接相干调制的方法难度大而且已经难以满足现实需求，所金陵科技学院学士论文第二章ROF系统简介6以，所有的高速系统都以外部调制作为主要调制手段。使用这种方法，避免了复杂而且难度极大的光直接调制，而是通过专
21、门的OM完成，从信号的的接收、转换到加载于基带信号的所有过程。虽然外调制方式相对而言要复杂些。另一方面，这种方法可以很大程度上避免惆啾等诸多问题的出现，摆脱了很多直接光调制技术上的限制。根据不同材质，可以设计出不同种类的光调制器（OM。根据不同效应来看，这些调制器主要基于以下两种物理效应和线性电光效应POCKELS效应和电吸收FRANZKELDYSH效应。下面将对几个重要元器件做具体分析。2211电吸收调制器（EAM）EAM电吸收调制器是一种具有半导体结构型的光调制器。它具有体积小、噪声低以及可集成度好等优点，但也存在惆啾现象。在ROF系统中，多量子阱结构MQW的EAM是一种研究较多的结构。工
22、作原理随着外加电场的改变，MQW结构调制器会相应地改变，由于输出功率受到外加电信号的调制，其吸收光功率效率也会有变化。这种调制器主要包括基于MQW中的FRANZKELDYSH效应的调制器和基于量子约束效应的调制器这两种类型。后者相对于前者，后者的调制效率要高以及饱和光功率较低，因此基于量子约束效应的调制器其研究也更广泛。在ROF系统中，MQW结构的EAM具有尺寸小、调制效率很高尤其是毫米波高频信号、以及与其他光电器件容易集成等优势。然而，为了达到40GBPS等超高速系统的要求，EAM的综合性能还需进一步升级，比如，随着调制速率的不断提高，本身功耗偏大也是EAM需要克服的一个问题。2212铌酸锂
23、调制器（LINBO3）铌酸锂调制器简称LINBO3，其工作理论是，改变光波的折射率。同时，利用铌酸晶体材料的电光效应，改变光的相位值，获得不同的输出值。由以上理论，可以将铌酸锂调制器又分成两种相似的调制器，即光相位调制器OPM）和强度调制器。强度调制器可以根据反射类型，划分为多个种类，例如著名的MZM（马赫增德尔调制器）、全反射型强度调制器等。以上各种强度调制器中，马赫增德尔调制器是运用最广泛的，因为相比于其他调制器而言，MZM具有更高的调制速率，更低的插入损耗的优点。可以简便的制作过程适用于大规模生产，是高速传输系统中非常重要的组成部分。当LINBO3元器件在高速传输系统中使用时，我们需要重
24、点调试特性阻抗、插入损耗等多个性能参数。由于这些参数的相关性很强，只对个别参数进行最优化，很难得到最好的整个性能，增加了铌酸锂调制器的制作和设计很大的难度。222光放大器（OFA）OFA光放大器（OPTICALFIBERAMPLER）是ROF系统的重要组成部分。在ROF金陵科技学院学士论文第二章ROF系统简介7系统的信号传输环节，光信号在不同电子元器件间的传输会不可避免地产生部分损耗，产生失真。特别是经过光纤等传输设备进行超远光传输时，来自基站的光信号强度会随着距离的增加而急速而衰减到非常弱的程度，从而导致难以被检测和识别，所以OFA在整个传输系统中是无可替代的。而光放大器（OFA）是一种用于
25、直接进行光信号放大的器件，不需要光电转换过程，反映在内部结构的简单化。由于它不用考虑信号的比特率与调制方式，所以，OFA器件的工作原理和整体构造相对比较简单，主要体现在增益带宽（GAINBANDWIDTH）更高，方便升级。但是，OFA也有其固有缺陷，比如放大过程中会夹杂有部分噪声，需要降噪处理。目前，有两种常用的光放大器器。根据传输材质的不同，可以分为光纤放大器EDFA和半导体激光放大器SOA。其中，光纤放大器是一种以光纤作为主要激活载体，将经过的光信号使用激光器供应的直流光激励而进行放大的器件。因此，光放大器容易和光纤材料融合，是一个理想的信号传输器件。OFA包括掺饵光纤放大器EDFA和拉曼
26、光纤放大器。其中，EDFA是现在使用最为广泛的一种光放大器，下文将介绍这种优质放大器的主要特性。2221掺饵光纤放大器（EDFA与其他设备相比，EDFA拥有诸多优势，比如较低的噪声、更高的增益、还有稳定的性能。除了以上要点外，掺饵光纤放大器最特别的是它的放大的光谱波动区域正好位于1550NM的波段，也适合最低损耗波长为1600NM的石英材质的光纤。综上所述，EDFA所特有的这些优点，将被广泛地应用于各种通信系统中，特别是有放大功能的系统中。图21光放大器原理图223光探测器在研究ROF系统时，有一个离发射天线最近的部分光电探测器PD，其工作时的性能将直接影响到所发送和传输的信号质量。它的特别之
27、处还体现在，ROF系统中，PD不仅可以进行信号的检测还可以，还可用来完成微波产生的功能。光探测器是一种特殊的半导体（SEMICONDUCTOR），是重要的光向电信号转换的装置。另外，此材料具有光吸收的特点，可以用作检测设备，对接收到的信号进行光学特性检测。假如把光子射入到半导体材料上时，带隙能量比射入产生的能量HV小时，就会产生电子一空穴对，并且由于外部电场强度，其结果是产生光输入信号光泵浦光EDF光耦合器光隔离器光滤波器光隔离器输出信号光金陵科技学院学士论文第二章ROF系统简介8电流。经过计算，入射的光功率PT。和的电流的大小I。的比值为INPRPI（21）其中，R为PD的响应度单位为A/W
28、。Q是光探测器的主要参数之一。R可用量子参数计算，公式为（22）带宽（BD是光探测器的主要指标之一，带宽的数值和带宽对输入光功率的大小成正比。则带宽的表达式为4RCTRF2/1（23）23ROF的基本结构图22ROF原理图上图很简洁地描述了ROF系统的最基本构成，中心站、光纤、基站和用户四个部分，相对应的是一个建立在光纤传输体系中的，揉和了有线宽带光通信和无线接入通信技术于其中的，面向未来的通信技术。在可以预见的将来，随着三网融合与光电一体化产业的推进，ROF将拥有更加广阔的舞台和市场。同时，来自市场的更高需求会带来技术上的变革和深入发展。24ROF系统仿真设计步骤1对ROF通信系统进行理论推
29、导和综合设计，系统地分析了ROF系统的基本理论、特点、关键技术以及主要应用，总结了ROF系统的研究现状。深入研究了直接调制、外部调制以及光外差调制这三种主要的毫米波生成技术，并比较了它们各自的优缺点。通过对正交频分复用OFDM技术能够有效克服色散进行理论分析，结合论文前一部分提出的基于双平行光相位调制的ROF系统，构建了一个OFDMROF系统，并对其进行了实验仿真。该系统利用双平行光相位调制器产生了正负三阶边带光载毫米波，采用光交错复用器将信号进行边带分离，将OFDM信号通过马赫一曾德尔调制器调制到一个边带上进行传输。2通过MATLAB和OPTISYSTEM两款仿真软件，建立一个基于相位调制的
30、ROF中心站RQHVHVPQIINP/基站光纤用户金陵科技学院学士论文第二章ROF系统简介9通信系统并建立数学模型；通过MATLAB和OPTISYSTEM对相位调制ROF通信系统进行仿真并测试系统的信噪比、噪声系数、链路增益和压缩动态范围。本毕业设计主要对相位调制ROF通信系统进行研究，分析系统参数，基于理论推导和数据归纳建立起完整的数学模型，并系统的性能进行分析与测试。3根据实验结果改进系统结构，完善性能。第三章OPTISYSTEM仿真软件概述OPTISYSTEM70软件由美国OPTIWAVE公司出品，是集设计、测试和优化，于一身的仿真系统，可以用来连接各种类型宽带光网络物理层，完成虚拟光连
31、接任务等功能。本系统仿真功能主要包括图形用户界面控制光子器件设计、器件模型和演示31OPTISYSTEM70软件简介随着现代通信技术和通信需求的日益增长，光通讯系统也变得更加复杂化。光通信系统ROF有四个鲜明的特点。包括线性器件、不同的拓扑结构、非高斯噪声源和数个信号通道。因此，对如此纷繁复杂的系统进行设计和分析需要耗费巨大的人力资源。一个优秀的工具软件就此运应而生，它的诞生可以在简化这些系统的设计和分析的同时，变得更加高效便捷。OPTISYSTEM70仿真程序是一种创新型的软件包，其实用性强，仿真功能强大。在光通信领域有着广泛的使用。OPTISYSTEM70不仅具有优化、测试和设计各种类型宽
32、带光网络物理层的虚拟光连接等突出优点，而且实用范围包括了远距离通讯系统MANS和陆地导航系统LANS。同时，它也是一个系统基于光纤通信系统模型的仿真与分析设备。进行的分层定义具有强大的模拟环境和真实设备和系统。可以扩展它的性能通过用户设备库连接，接口齐全，并成为一种广泛使用的工具。对图形用户界面的光子器件设计的综合控制，器件模型与实证。波长相关大型有源和无源器件的参数，包括图书馆。由于OPTISYSTEM70的设计目的是为光通信领域的工程技术人员提供一个功能强大的仿真工具可以应用于任何可能的操作环境，为光学系统的设计要求进行电子市场的快速发展。优点大大降低投资风险，为了快速进入市场，和低金陵科
33、技学院学士论文第二章ROF系统简介10成本的快速原型设计，一个全面的了解，辅助设计公差参数全面了解系统性能的敏感性评价。一种面向用户的可视化脚本选项和设计，系统的数据直接进入大规模，自动化的参数优化和扫描。进行的分析允许连接带宽的光网络物理层和任何一种虚拟的轻应用，并从远程通信的城域网和局域网都适合。OPTISYSTEM70的使用范围特别广，从光通信系统设备级到2CATV或3SONET/SDH4发射机设计的TDM/WDM网络设计的系统级设计，包括信道和接收机，放大器、色散图设计。借助于本软件的强大功能和丰富的元器件库，我们可以对整个系统成本做具体分析和估算。同时，可以对物理层（点球）评价和不同
34、的系统接受模型的误码率（BER）做具体处理和运算，也能在BER放大系统和链路预算等计算中体现出主要特征。1组件库，为了充分发挥性能组件，模块的不同应该是实用的模拟真实设备，为了计算的精度和效率造成的选择。2测量的软件允许用户输入那些可以从实际设备获得数据分析。图31典型的ROF系统3OPTIWAVE软件工具集成在系统级和设备级软件，允许用户使用其他OPTIWAVE软件工具集成。在设备数据库4混合信号表示，对于光信号和混合信号处理，OPTISYSTEM格式。5的质量和性能的算法来预测系统的性能，研究使用的分析方法，或在中间的信号串扰和噪声的限制，采用半解析技术的系统。32光相位调制技术在ROF中
35、的运用众所周知，高频光载波的频率范围远远超出了调制范围。通过ROF技术对光信号进行强度调制，在改变相位的同时实现对光频率的调制，实现各种频率光波的发生。传统方法是，使用外部强度调制器（EXTERNALMODULATOR）来完成实现金陵科技学院学士论文第二章ROF系统简介11产生毫米波信号的过程，但是直流偏置电压（DCBIASVOLTAGE）的存在，会导致信号品质下降。由于外部强度调制产生毫米波信号的质量不佳，本人提出为避免外部强度调制干扰系统的稳定性，可以以外部控制电路来改变直流偏置电压，解决上述问题。但是，这样的装置显著增加了系统复杂性。通过此种方案，可以在没有偏置电流的情况下，将未经处理的
36、信号加载到ROF系统中，解决偏置电压带来的诸多问题。33光相位调制ROF系统性能分析图32基本的光传输系统作为本次实验的基础架构，本人已在初期答辩过程中，搭建最基本的光相位调制系统。本系统通过一个高频激光发射器，一个正弦波发生器，一个相位调制器，两个光谱分析仪，使用频率调制的方式间接相位调制，获得不同波形。实验的结果验证了系统的可行性、准确性，得到了不同频率调制下光的相位和幅度增益。由以下实验截图图可得出结论。其中，在100GHZ激光发生器的作用下，光带宽为08MM，增益为05DB在20GHZ频率发生器的作用下，光带宽为1UM，增益为05DB。金陵科技学院学士论文第二章ROF系统简介12图33
37、基本的光传输系统第四章系统仿真结果分析41仿真模型的建立和设计本节将会介绍OPTISYSTEM所建立的数学仿真模型的涉及目的、基本构成，以及系统性能性能，如图四。作为现代通信中的关键设备，ROF系统具有传输、放大、调制设备，并对所传输的信号进行滤波。42参数设置修改信噪比、噪声系数、链路增益和压缩动态范围的具体数值，运用光相位调制中的毫米波调制技术，完成对整个系统性能的分析。信噪比衡量一个信号质量的优劣指标。它是在指定的比值、频带内，同一个端口功率PS和噪声功率PN的比值，即PSS/NPN噪声系数NF输入端信噪比/输出端信噪比（DB）我们设置的初始光纤传输距离为10KM，一个比较合理的现代光纤
38、通信所需要的距离。光纤的参考波长为1550NM，信号的衰落为02DB/KM。设置激光源（CWLASERMEASURED）的输出频率为为193T赫兹，正弦信号源SINEGENERATOR的输出频率为为100GHZ，故正弦信号发生器相对而言是一个低频信号源，并将点信号通过初始为90度的相位调制器加载在光波信号上。设置高丝光学滤波器（GAUSSIANOPTICALFILTER），其带宽为200GHZ,用于滤除1931T赫兹以外的杂波43仿真实验结果比较和分析金陵科技学院学士论文第四章系统仿真结果分析13本次实验对象即为一个宽带光电传输系统中的ROF系统的相位调制技术基本构成。一个正弦波发生器、连续激
39、光发生器、相位调制器、光谱分析仪、射频频谱分析仪、光滤波器、光纤、光电探测二极管。本系统集光传输与光电转换技术于一身，通过测量和计算光电信号在传输过程中的频谱变化和随距离改变的增益变化。图41光相位调制系统当传输距离为10KM时，增益为39DB，当传输距离为50KM时，增益为66DB。以上调制过程均在0HZ、200HZ、300HZ产生大量噪声，需要额外滤波器去除，以免影响信号传输质量。根据香农定理RMAXWLOG21S/N（公式4）在第一个实验中，适当的扩频实现了电信号的增益上升，在成比例减小带宽的同时使得信号传输得到加强。在实验二中，增加调制频率可以在不改变信号增益和质量的情况下成倍地增加传
40、输距离，使得远距离ROF通信系统的传输得以实现。相位90度相位30度金陵科技学院学士论文第四章系统仿真结果分析14图42不同相位时已调光谱对比图当调制相位从90度减为30度时，可以看到传输过程中的噪声减低，干扰减少更方便滤波器滤除噪声和光探测器对信号的接收。图43传输距离10KM输出RF信号的频谱图图44传输距离20KM输出RF信号的频谱图由图43可知随着传输距离的增大，传输的信号会出现严重的色散，信号强度衰减严重。由图44可知在对信号进行相位调制过程中，当相位调至30度时，信号的增益大幅度下降，其影响程度远远超过了传输距离。相位30度、距离10KM相位90度、距离20KM金陵科技学院学士论文
41、415参考文献1张晓敏ROF技术及应用基础D浙江浙江大学，20102徐冠基于强度调制和相位调制的ROF系统比较D上海上海师范大学，20123雷小燕基于OFDM信号的光载毫米波传输技术研究J长沙湖南大学，20094余艳芳基于ROF双平行光相位调制D江西江西理工大学，20105陆绮荣基于虚拟仪器技术个人实验室的构建M北京电子工业出版社，20066文鸿基于相位调制器的光载OFDM信号产生和传输系统J计算机应用，20127沈一春,章献民,陈抗生基于窄带光纤光栅的微波载波单边带调制J电子学报20058朱子行赵尚弘赵辉李勇军楚兴春蒋炜侯睿王翔赵顾颢光学学报201310期9沈一春,章献民,宋牟平,陈抗生11
42、GHZ微波光子信号的单边带布里渊选择放大实验研究J微波学报200510黄文梅，杨勇，熊桂林，系统分析与仿真MATLAB语言及应用，长沙，国防科技大学出版社，199911黄琼基于相位调制平衡探测的ROF链路性能的研究广西通信技术201310期12李涛采用OPTISYSTEM的OFDMD四川电子科技大学，201013曾军英单边带调制ROF链路中交叉相位引起的非线性串扰J光子学报,200914张义军ROF通信系统中的单边带抑制D北京北京交通大学，201315彭磊基于正交频分复用的ROF系统仿真及性能优化D北京北京大学，金陵科技学院学士论文4162013致谢大学四年已经悄然流过，在这里留下了太多美好的
43、回忆。有严谨认真的老师、友善的同学、还有那每一个日日夜夜的学习与生活。感谢各位老师、同学、朋友对我的教导和关心。四年前，当我从高中迈进大学时，是多么的懵懂与稚嫩，是大学带给我一个无可替代的成长环境，在这里接受教育、长大成人。可以说，大学四年里，学到最重要的东西并不是课本上的知识理论，而是金陵科技学院这位老师所教授于我们的一种责任感，将终生受用。再次感谢我的指导老师，没有她在这一年里的精心指导，也不会有我今天所能取得的成绩。同时感谢所有的任课老师，包括田锦、吴杰、田甜、杨娟和李国华班主任等，你们的教诲我铭记于心。也要感谢父母的教育和鼎力支持，是他们用自己的双肩扛起了一个大学生的求学之梦。再过三个月，我将踏上前往英国纽卡斯尔大学的求学之路，当金科即将成为生命中永远的回忆之时，我怀着感恩留恋的心情向诸位表示最真诚的感谢与祝愿，希望大家的明天会更好。
