1. 研究目的与意义
在电磁波的频率低于100kHz的时候,电磁波会被地表所吸收,而不能形成有效的传输。在高于100kHz的电磁波可以在空气中传播,而且经过大气层的外缘的电离层反射形成远距离的传输能力,这种具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频,射频可以泛指辐射到空间的电磁波,它在无线通信中广泛使用。模拟或数字的电信息源对高频电流进行调幅或者调频可以形成射频信号,然后再经过天线发射到空中去,远端接收之后解调出原来的电信息,这整个过程就是无线传输。为了提高信息传输质量,且兼顾原有的无线设备,就采用高频射频线或者光纤来进行射频传输。
现在移动通信技术演进到了第4代,可以在3GHz频段上提供100Mbps的通信速率。因为载波频率越高会导致可传输的信息带就越大,所以要实现大于1Gbps以上的数据通信速率,那载波频率就要达到几十GHz,也就是毫米波段,即30到300GHz。因为电磁波损耗会随着工作频率增加,再用传输线方式进行毫米波的有效传输很困难,这个时候就可以采用光载无线技术(ROF)。ROF是一种光与微波相结合的通信技术,它应了高速大容量无线通信的需求,把光纤通信和无线通信融合的无线接入技术,能够充分发挥光纤接入和无线接入的优势。用光纤做为传输链路的特点是:损耗低、带宽高,能够防止电磁干扰。同时无线接入可以给用户带来无处不在的便利,也免去了高昂的光纤铺设费用,所以它在无线接入网络,智能交通,全光转换,军事通信和蜂窝移动通信中有着广阔的应用前景。
高质量的毫米波信号对ROF系统的通信质量至关重要,因此毫米波信号的光学生成技术引起了人们的广泛关注和研究。由于电子设备的局限,在电域中产生100GHz还是很苦难,但是用光学的方法产生100GHz以上的毫米波却能够实现,所以研究人员把方向转向光域,而且光纤的传输损耗低会让光生毫米波信号的覆盖范围能够容易扩展。在过去的这几十年里,许多方法被用来产生毫米波信号,直接调制技术,外调制技术,光外差法和光振荡器等。
2. 研究内容与预期目标
本设计的主要内容是:
(1)了解ROF技术的基本原理;(2)学习各种光生毫米波生成方法基本理论;(3)围绕关键器件等关键技术设计出两到三种毫米波生成方案;(4)采用相关软件掌握无线通信、光纤通信相关基础知识、熟悉相关仿真软件的使用。
预期目标是:通过VPI或者OptiSystem等软件完成两种关键技术来产生高质量的毫米波并通过相关软件对它们进行测试。
3. 研究方法与步骤
高质量的毫米波信号对ROF系统的通信质量影响很大,所以毫米波信号的光学生成技术引起了人们的广泛关注。本课题主要通过VPI或者OptiSystem等光学软件设计了两到三种方法产生毫米波并对其进行研究和分析。
(1)了解ROF技术的基本原理和光生毫米波的背景和发展现状,学习基本的各种毫米波生成方法的基本原理。
(2)了解最常用的光学软件VPI和OptiSystem的基本环境和操作办法,对它们进行学习和了解。
4. 参考文献
[1]王滨.ROF系统中光生微波毫米波技术研究[D].西安电子科技大学,2015
[2]武保剑 文峰.光调制与再生技术[M].北京:科学出版社,2018.5
[3]武冀.ROF光载无线通信:从理论到前沿[M].北京:机械工业出版社,2015.8
5. 工作计划
1、3月4日-3月31日 查阅文献、收集资料,完成开题报告;
2、4月1日-4月14日 学习ROF技术基础理论及相关软件使用,确定设计方案;
3、4月15日-5月12日 完成仿真,并进行结果分析;
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