《王鵬答辯》PPT課件

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1、基于光纖技術(shù)的超寬帶脈沖產(chǎn)生研究電子信息學(xué)院答辯人：王鵬指導(dǎo)教師：韓興文目錄經(jīng)費(fèi)支出研究背景及創(chuàng)新點(diǎn)FCC對(duì)超寬帶的定義利用光纖產(chǎn)生超寬帶脈沖信號(hào)原理圖相關(guān)公式及分析仿真波形仿真結(jié)論產(chǎn)生超寬帶脈沖信號(hào)的電路方法三極管產(chǎn)生超寬帶脈沖的軟件仿真三極管產(chǎn)生超寬帶脈沖的硬件實(shí)現(xiàn)主要參考文獻(xiàn)結(jié)束及致謝logo經(jīng)費(fèi)支出學(xué)生論文發(fā)表費(fèi)用1300元（版面費(fèi)+審稿費(fèi)）參考書(shū)籍、軟件等費(fèi)用350元實(shí)驗(yàn)耗材及制作印刷電路板等相關(guān)費(fèi)用520元元器件200元調(diào)研差旅費(fèi)（車船費(fèi)、住宿費(fèi)等）350元查閱資料、復(fù)印費(fèi)200元市內(nèi)交通費(fèi)100元共計(jì)：3020元研究背景及創(chuàng)新點(diǎn)超寬帶技術(shù)是近年來(lái)無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，作為超

2、寬帶技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)-超寬帶脈沖信號(hào)的產(chǎn)生技術(shù)是本課題重點(diǎn)研究，它對(duì)利用超寬帶進(jìn)行通信和探測(cè)具有關(guān)鍵作用。本次課題的思路是將光纖的色散特性應(yīng)用到超寬帶脈沖產(chǎn)生信號(hào)中。人們一般認(rèn)為光纖色散對(duì)單模光纖帶來(lái)的總是負(fù)作用，而通過(guò)對(duì)單模光纖與相位調(diào)制器結(jié)合得到全光帶通微波濾波器的研究表明,利用光纖色散特性可產(chǎn)生超寬帶脈沖信號(hào)。這也正是此次課題的創(chuàng)新點(diǎn)。FCC對(duì)于超寬帶的定義根據(jù)FCC的規(guī)定，UWB系統(tǒng)的帶寬指限制在和之間的部分，其中和是比最高輻射功率點(diǎn)低10dB的高端頻率點(diǎn)和低端頻率點(diǎn)，如果是指相對(duì)帶寬，如果相對(duì)帶寬0.20或只要10dB帶寬大于500MHz，就可以稱為UWB系統(tǒng)。利用光纖產(chǎn)生超寬帶脈沖信

3、號(hào)原理圖偽隨機(jī)序列發(fā)生器高斯脈沖發(fā)生器相位調(diào)制器光電檢測(cè)器連續(xù)波長(zhǎng)激光器AB光纖天線CWLPMPDSMFGPG相關(guān)公式及分析A點(diǎn)到B點(diǎn)的傳遞函數(shù)表達(dá)式：Am表示由光纖和調(diào)制器引起的損耗；第一式中第2項(xiàng)反映了累積色散效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)頻率響應(yīng)的影響，其中c為自由空間光速，D為單模光纖色散系數(shù)，L表示使用光纖的長(zhǎng)度，為光載波中心波長(zhǎng)，為調(diào)制信號(hào)的角頻率；H1（w）和H2（w）分別代表調(diào)制器和檢測(cè)器的頻率響應(yīng)。觀察上式可以發(fā)現(xiàn)，由于余弦項(xiàng)的作用，H（w）必然表現(xiàn)出一定的周期性。當(dāng)隨著w的變化，出現(xiàn)第二式時(shí)，則當(dāng)k為奇數(shù)時(shí),H（w）達(dá)到峰值;當(dāng)k為偶數(shù)時(shí),達(dá)到最小值。但調(diào)制器和光電檢測(cè)器的帶寬均因其器件固有的

4、性質(zhì)而受到一定的限制,通常情況下表現(xiàn)出高頻截止的特性。所以第三式是A點(diǎn)到B點(diǎn)間的頻率響應(yīng)的決定因素。仿真波形A點(diǎn)和B點(diǎn)的頻率響應(yīng)分別在=1590、1550、1510和1310nm的數(shù)值結(jié)果繪于上圖。不同的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)不同顏色的曲線，其中使用的參數(shù)值分別為：c=3×100000km/s，D=17ps/(nm·km)，L=25km。輸入12.5Gbit/s偽隨機(jī)比特序列，時(shí)域波形和頻譜特性為下圖所示傳遞函數(shù)的頻域曲線如圖3-3所示：偽隨機(jī)序列經(jīng)過(guò)后的到得脈沖信號(hào)，其頻域波形和時(shí)域波形分別如下：仿真結(jié)論光路以鎖模激光器的參數(shù)和單模光纖的色散效應(yīng)為初始條件，在Matlab平臺(tái)下進(jìn)行仿真，結(jié)果顯示產(chǎn)生信號(hào)的

5、時(shí)寬小于90ps，帶寬性能遠(yuǎn)高于其他電路設(shè)計(jì)超寬帶脈沖，產(chǎn)生信號(hào)波形滿足FCC的UWB波形模板要求。產(chǎn)生超寬帶脈沖信號(hào)的電路方法及其各自的優(yōu)缺點(diǎn)產(chǎn)生超寬帶脈沖有三種比較成熟電路元件實(shí)現(xiàn)方法即利用階躍恢復(fù)二極管的特性產(chǎn)生皮秒級(jí)超寬帶窄脈沖，利用隧道二極管的隧道特性產(chǎn)生皮秒級(jí)超寬帶窄脈沖以及利用三極管的雪崩特性產(chǎn)生納秒級(jí)的超寬帶窄脈沖。雖然隧道二極管和階躍恢復(fù)二極管所產(chǎn)生的脈沖，上升時(shí)間可以達(dá)到幾十到幾百皮秒，但其幅度較小，一般為幾百毫伏的量級(jí)。而雪崩晶體管產(chǎn)生的脈沖，上升時(shí)間可以達(dá)l-2ns，輸出脈沖幅度可以達(dá)到伏級(jí)。因此雪崩晶體管產(chǎn)生的超寬帶脈沖更具實(shí)際意義。利用三極管的雪崩效應(yīng)產(chǎn)生超寬帶脈沖

6、的軟件仿真Multisim電路仿真圖仿真結(jié)果我們用Multisim10.0仿真軟件進(jìn)行仿真，其中的雪崩三極管選用2N2369，仿真結(jié)果如上圖，產(chǎn)生1.367ns的窄脈沖，信號(hào)波形滿足FCC的UWB波形模板要求。利用三極管的雪崩效應(yīng)產(chǎn)生超寬帶脈沖的硬件實(shí)現(xiàn)DXP中PCB布圖結(jié)果制作的實(shí)物圖實(shí)物電路波形主要參考文獻(xiàn)[1]葛利嘉，曾凡鑫．超寬帶無(wú)線通信．北京：國(guó)防工業(yè)出版社．[2]顧畹儀．光纖通信．北京：人民郵電出版社．[3]ZengF．YaoJP．All-opticalmicrowavemixingandbandpassfilteringinaradio-over-fiberlink[J]．IEE

7、EPhotonicsTechnologyLetters，2005，17(4)：899-901．[4]ZengF．YaoJP．Anapproachtoultrawidebandpulsegenerationanddistributionoveropticalfiber[J]．IEEEPhotonicsTechnologyLetters，2006，18(7)：823-825．[5]YaoJP,Maur