基于窄带光纤光栅的微波载波单边带调制.doc

基于窄带光纤光栅的微波载波单边带调制*国家自然科学基金（No.60271010）和浙江省自然科学基金（No.602064）资助项目电话：[phone],Email:[e-mail]沈一春，章献民，陈抗生（浙江大学信息与电子工程学系，浙江杭州，310027）摘要：在传统RoF系统中，双边带微波强度调制信号在长距离光纤传输时会引起严重色散问题。研究了微波RoF系统中双边带调制对系统带来的影响，在此基础上利用窄带光纤光栅简单而有效地实现了单边带调制，克服长距离传输时的色散损耗，大幅度提高了系统性能。关键词：RoF系统；单边带调制；光纤光栅中图分类号：TN832+.2文献标识码：A文章编号:Narrow-bandfiberBragggratingbasedsinglesidebandmicrowavemodulationSHENYi-chun,ZHANGXian-min,CHENKang-sheng(DepartmentofInformationandElectronicEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027，china)Abstract:InconventionalmicrowaveRoFsystem,dispersionleadsthedoublesidebandintensitymodulatedsignalsapowerpenaltyatcertainfrequencyandcertainfiberdistance.TheeffectofdispersioninmicrowaveRoFsystemistheoreticallyanalyzed.SinglesidebandopticalmodulationofhighfrequencymicrowaveRoFsystemusinganarrowbandfiberBragggratingisexperimentallyrealizedtoreducethedispersioneffect.Itlargelyenhancesthesignalnoiseratioofthesystem.Keywords:Radiooverfibersystem;singlesidebandmodulation;fiberBragggrating1引言在移动通信、宽带无线接入等系统中，RoF（Radiooverfiber）系统具有高容量，低功耗，低成本，易安装等优点，近些年来正成为人们研究的热点[1,2]。由于日益增长的宽带移动通信的需要和在较低频段的拥挤，RoF系统中的无线频率也越来越多的从低频向高频发展，以提供更大的传输容量和更快的传输速率[3]。另一方面，宽带无线接入网等的发展也要求RoF系统具有更长的光传输距离。然而，在长距离高频微波RoF系统中，传统的光载波双边带调制会引起严重的色散问题，这大大降低了系统性能。对此，人们提出使用双电极MZM调制器结合耦合器进行单边带调制，以减少色散影响，但这增加了RoF系统的成本[4]。与文献[5][6]RoF系统的单边带调制中使用的FP滤波器和波长自适应单边带滤波器相比，由于光纤光栅具有低插入损耗、简易等优点，也被用于毫米波RoF系统中的单边带调制[7]。但是，在微波RoF系统中，由于载波与边带的频率差较小，使用一般的光纤光栅进行边带滤波有困难。本文分析了微波RoF系统中双边带调制引起的色散，利用窄带光纤光栅实现了高频微波RoF系统单边带调制，对双边带调制和光纤光栅单边带调制在不同传输距离、不同数字调制方式、不同数据调制速率下进行了分析比较，最后研究了在双边带调制和光纤光栅单边带调制下系统的信噪比与调制速率的关系。2微波RoF系统中双边带调制的色散影响随着调制微波频率的增加和为了减小发射机啁啾的影响，在RoF系统中越来越多地使用外置调制器用于微波的调制。设调制器的入射光功率为,没有数据调制时经过微波正弦弱调制（调制系数m<<1）后出射光功率可表示如下：(1)式中，为调制的微波频率。双边带调制信号在L长的光纤上传输，经过光电PIN管探测后，探测到的微波功率正比于[8]：(2)式中，是光载波波长，是光纤色散系数，是真空中光速。图1是探测到的微波功率在不同频率、不同传输长度下的响应图。计算参数如下：光载波波长，光纤色散系数。从图1(a)可以看出在微波频率较低时，双边带调制光纤色散影响不太明显，但当在微波频率增加到大约10GHz附近时，色散就会引起微波功率的损耗。在25km公里光纤传输，微波频率为12.5GHz时，色散引起的损耗达到了55dB以上。从图1(b)可以看出，在高频微波调制时，长距离传输双边带调制信号也会引起色散损耗，频率越大引起的色散损耗点就越多。可见，