稅奇軍， 唐炳華

（四川文理學(xué)院物理與工程技術(shù)系，四川 達(dá)州 635000）

0 引言

隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，寬帶化己成為無線通信的發(fā)展趨勢(shì)。光纖無線電(Radio over Fiber)技術(shù)結(jié)合無線通信技術(shù)與光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳輸距離和無線通信寬帶化的需求[1-6]。ROF系統(tǒng)中光外差技術(shù)直接利用光電探測(cè)器對(duì)兩列相干光進(jìn)行外差得到毫米波信號(hào)，該系統(tǒng)成本低、結(jié)構(gòu)簡單容易實(shí)現(xiàn)。因此研究信號(hào)在采用光外差技術(shù)的ROF系統(tǒng)中的傳輸是非常必要的[7]。

1 理論分析

基于光外差技術(shù)的ROF系統(tǒng)工作原理圖如圖1所示[8]。主、從激光器通過耦合器送入調(diào)制器，基帶信號(hào)通過強(qiáng)度調(diào)制器加載到光信號(hào)上面送入光纖進(jìn)行傳輸，在接收端利用光電探測(cè)器對(duì)光信號(hào)差頻得到所需要的毫米波信號(hào)。

圖1 光外差技術(shù)工作原理圖

主激光器和從激光器經(jīng)過耦合器之后的輸出為：

將基帶信號(hào)加載到調(diào)制器之后的輸出為：

R(t)為基帶信號(hào)。在接收端光電探測(cè)器上接收到的電信號(hào)為：

由式（3）可以發(fā)現(xiàn)在接收端能夠產(chǎn)生頻率為f2-f1的毫米波信號(hào)。

2 仿真分析

根據(jù)以上的理論分析，對(duì)基于光外差技術(shù)的ROF系統(tǒng)進(jìn)行仿真。光纖長度為10 km時(shí)，主、從激光器的頻率差為20 GHz，在接收端接收到的毫米波信號(hào)的頻譜如圖2所示，在主、從激光器的頻率差為40 GHz時(shí)，在接收端接收到的毫米波信號(hào)的頻譜如圖3所示，在主、從激光器的頻率差為60 GHz時(shí)，在接收端接收到的毫米波信號(hào)的頻譜如圖4所示，通過對(duì)系統(tǒng)的仿真分析可以發(fā)現(xiàn)采用光外差技術(shù)能產(chǎn)生毫米波信號(hào)，和理論分析一致。

圖5為光纖長度為5 km時(shí)，主、從激光器的頻率差為20 GHz，在接收端接收到的毫米波信號(hào)的頻譜圖，圖6為光纖長度為15 km時(shí)，主、從激光器的頻率差為20 GHz，在接收端接收到的毫米波信號(hào)的頻譜圖。由圖2、圖5、圖6可以發(fā)現(xiàn)在主、從激光器頻率差不變的情況下，隨著光纖的距離增加，接收端產(chǎn)生的毫米波信號(hào)的功率越來越低，并且受到噪聲的干擾越來越大。

圖2 Δf=20 GHz時(shí)接收端接收到的毫米波信號(hào)的頻譜

圖3 Δf=40 GHz時(shí)接收端接收到的毫米波信號(hào)的頻譜

圖4 Δf=60 GHz時(shí)接收端接收到的毫米波信號(hào)的頻譜

圖5 光纖長度為5 km時(shí)接收端接收到的毫米波信號(hào)的頻譜

圖6 光纖長度為15 km時(shí)接收端接收到的毫米波信號(hào)的頻譜

3 結(jié)語

在基于光外差技術(shù)的ROF系統(tǒng)中，分析了在發(fā)射端主、從激光器頻率不同的情況下，光纖長度為10 km時(shí)在接收端產(chǎn)生的毫米波信號(hào)頻譜。并保持發(fā)射端主、從激光器的頻率差不變，隨著光纖長度的變化，接收端產(chǎn)生的毫米波信號(hào)的變化。仿真分析表明在發(fā)射端隨著主、從激光器的頻率差變化，在接收端產(chǎn)生的毫米波信號(hào)也隨之變化；隨著光纖長度的變化，接收端產(chǎn)生的毫米波信號(hào)功率也隨之變化。

[1] COOPER A J.Fiber-radio for the Provision of Cordless Mobile Telephony Service in the Access Network[J].Electron.Lett.,1990(26):2054-2056.

[2] WAH M Y,CHIA Y,MING L Y.Wireless Ultra-wideband Communications Using Radio over Fiber.[C].USA:IEEE,2003(11):265-269.

[3] LETHIEN C,LOYEZ C,VILCOT J P.Potentials of Radio over Multimode Fiber Systems for the In-buildings Coverage of Mobile and Wireless LAN Applications[J]. IEEE Photonics Technology Letters,2005,17(12):2793-2795.

[4] 龍海,劉鵬.全雙工光纖無線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].通信技術(shù),2009, 42(05):68-70.

[5] 王靜,馬永紅.基于ROF系統(tǒng)的光學(xué)倍頻技術(shù)分析[J].通信技術(shù),2010, 43(03):193-195.

[6] 林如儉,修明磊,秦海琳.一種基于光學(xué)倍乘法的新型毫米波ROF雙向傳輸系統(tǒng)[J].上海大學(xué)學(xué)報(bào),2007,13(04):352-356.

[7] SIMONIS G J, PURCHASE K G .Optical Generation Distribution and Control of Microwaves Using Laser Heterodyne[J]. IEEE Transaction on microwave Theory and Techniques, 1990, 38(05): 667-669.

[8] Yozo Shoji,Kiyoshi Hamaguchi,Hiroyo Ogawa.Millimeter-wave Remote Self-heterodyne System for Extremely Stable and Low-cost Broad-band Signal Transmission[J].IEEE Trans. MTT, 2002, 50(06):1458-1467.

[9] 王偉峰,夏立誠,王文騏.高速寬帶應(yīng)用的毫米波CMOS集成電路[J].信息安全與通信保密,2007(06):70-72.