基于光纤光栅的微波单边带调制和光载波抑制研究.pdf

2005’全国微波毫米波会议论文集 基于光纤光栅的微波单边带调制和光载波抑制 郑史烈，章献民 (浙汀大学信息与瞧子工程学系，浙订杭州，310027) 1引言 over RoF(Radio fiber)系统采用光纤链路在中心控制站和分布式基站间传输微波信号， 具有高带宽、低功耗、低成本、易安装等优点，正成为超宽带无线接入系统中的研究热点[1】。 通常，该系统采用马赫增德电光强度调制器(MZM)把微波信号调制到光载波上。由于 MZM调制器的线性调制区域较窄，因此光载波调制深度较小。低的调制深度小仅会引起 ROF系统中光器件的非线性失真【2]，而且会使微波信号经过光纤链路后具有高的损耗[3]。 另外，在双边带调制RoF系统中，光纤色散会引起严重的微波功率损耗【4]。当微波信号调 制到光波}：时，两个边带在光纤中传输时会产生随光纤长度、调制频率以及光纤色散系数0； 周而不同的相穆。在光探测器端，边带与光载波差频，边带之间不同的相穆决定了微波信号 的大小。当边带之间的相移差为Ⅱ时，微波信号完全消失。而且随着微波频率的增大．光纤 的色散效应越来越明显，严重限制光纤的传输长度【5]。因此如何提高调制深度，减小由光 纤色散引起的微波功率损耗是ROF系统中亟待解决的关键技术。 人们曾提出各种技术来改善调靠t深度或解决由光纤色散带来的微波功率损耗问题。比如 采用布里渊散射【6_8]或采用光滤波器[9，11]来提高调制深度。采用负啁啾的外调制器[12]， 采用双电极MZM调制器【13]等单边带调制技术来减小光纤的色散效应。但是很少有可以同 时解决上述两个问题的技术。光纤光栅由于其插入损耗低常被用于RoF系统中的单边带调 制。而且，光纤光栅制备简单，灵活，可以提供各种不同的反射光谱和带宽，因此只要合理 设计光纤光栅的反射谱，赣可以在实现单边带调制的同时抑制光载波，从而提高漏妾4深度， 本文基于窄带光纤光栅，在滤掉一个边带的同时通过降低光载波功率来提高调制深度，从而 提高了ROF系统的传输性能。 2 实验 图l示出了ROF链路传输性能测试的实验装置图。光源是可调谐的DFB激光器。以 QPSK调制的10 20 的光谱。信号经过35km光纤传输后，由宽带光电探测管(PD)转换为微波信号，实验中 频谱分析仪。频谱分析仪(ESA)摇高频微波信号下变频为70MIiz的中频信号，中频信号 Agient89601软件对信号进行分析，获得信号的眼图和信噪比。 2005。全国微波毫米波会议论文集 图1实验系统装置图 实验中所用的光纤光栅的反射谱示于图2。该光栅的3dB带宽为0．1lnm，10dB带宽 O，】9nm，20dB带宽为0．28nm。可见，光栅反射谱的斜率并不均匀。 为了比较单边带调制、光载波抑制以及传统双边带调制下ROF系统的性能的影响，我们 测量了三种情况下系统的光谱，眼图和信噪比。第一种即传统的双边带调制。后两种情况分 别是把光载波频率调整到光栅反射谱的“I”and…II’位最，然后经过光纤光栅反射以滤掉一个 边带并且获得不同的光载波抑制。‘1L’’，“IR”and‘9IL”，“ⅡR”分别是把光载波调整‘‘I’’and…II’ 时10．5GHz微波调制信号的左右边带位置。 ^出马一鲁蕾昌IBu墨直0 Wavdength(nm) 国2光纤光栅反射谱 3 实验结果与讨论 图3a是双边带调制时系统的光谱。显然，10。5GHz的两个边带对称地分布在光载波两 边。而且由图中可见信号调制深度很小，对应的载波边带功率比(CSR)为12．5dB。图3b是 5 这种调制下10 纤传输后的眼圈。眼图中眼睛紧闭，表明双边带调制信号严重失真。由文献[4]可得，当光 微波频率为10．5GHz左也时，与实验中所用的微波频率接近。因此，正是由于光钉色散引起 的微波严重损耗使得眼图质量很差。 20