一、400MHzPSK卫星通信调制器的设计（论文文献综述）
雷于露,曹浩一,曾泓鑫,董亚洲,冯伟,丁科森,郝晓林,王正,张雅鑫[1]（2021）在《面向未来大容量通信的太赫兹无线通信技术》文中进行了进一步梳理随着现代社会的发展,信息需求量快速增长,低频段频谱资源逐渐耗尽,无线通信频谱开始向着太赫兹波段（0.1 THz～10 THz）拓展,太赫兹通信技术已然成为未来大容量通信的重要发展方向之一。围绕着太赫兹通信技术,介绍了太赫兹通信特点及其应用场景,太赫兹通信用核心元器件的发展,国内外现有成果对比以及未来可能的发展趋势。同时,分别对微波光子学太赫兹通信系统、全固态太赫兹混频通信系统和直接调制太赫兹通信系统三种不同架构的系统进行分析和讨论,并对太赫兹通信技术的发展趋势以及未来应用场景进行了探讨。
唐晓军,孙春,赵臻青,周敏,马军棋,周恩宇,王建峰,何慧[2]（2021）在《光通信未来10年关键技术挑战》文中进行了进一步梳理面对高流量的增长趋势,光通信网承受着巨大的升级压力,现有的技术与设备即将无法满足业务发展的需求。针对此问题,前瞻性地提出光通信未来10年的关键技术,涵盖容量、频谱、下一代光纤、算法、网络规划、光交叉连接、新型光接入、卫星光网和光电集成九大领域。
白佳俊[3]（2021）在《相干光通信系统中QPSK调制解调研究与实现》文中进行了进一步梳理相干光通信系统因为探测灵敏度和传输速率较高成为了国内外研究的重点,采用正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keying,QPSK）调制方式的相干光通信系统会增加传输容量。但是采用QPSK调制方式的相干光通信系统,会引起正交失衡、频率和时钟偏移等问题,影响系统性能。本文搭建相干光通信实验平台,对QPSK中频信号进行解调,最后对QPSK系统解调性能进行测试,验证了 QPSK通信系统的有效性。论文主要工作和内容如下:1、介绍了相干光通信系统的原理,阐述了 QPSK的电光调制工作原理、中频信号解调工作原理以及实现的框图,最后叙述了正交失衡补偿算法、频偏估计算法、载波恢复算法以及位同步算法的原理,并给出了具体的工作流程图。2、QPSK中频信号解调算法分析与实现,首先采用施密特正交化算法完成了 I、Q两路中频信号的正交化;其次研究了频偏对中频信号解调的影响,分析了基于相位差和FFT两种频偏估计算法的性能;然后提出了一种基于松尾环的载波恢复方法,并验证了松尾环路的有效性;最后采用Gardner算法实现时钟恢复,分析了 Gardner算法的工作原理,搭建实验系统验证了 Gardner环的正确性。除此之外还分析了噪声对解调系统的影响。3、搭建QPSK调制解调实验平台,实现了 QPSK中频信号的解调,并产生了基带波形图和星座图;在给定不同信噪比下,分析了 QPSK中频信号解调后的实际误比特率的值,并与理论值作比较,最后研究了 QPSK信号接收光功率与误码率的关系。结果表明,施密特正交化算法可以有效改善畸变的星座图,松尾环和Gardner环可以有效的实现载波恢复和位同步;解调后的星座图分布在正方形的四角,且聚集性较好,基带信号波形包络完整,系统可以在较短的时间内锁定输出,输出码元稳定且误差较小;QPSK信号在误码率为10-3的情况下,经过信道传输后的接收光功率比理论值增加了2.4dB;在误比特率为10-2下,理论和实验结果曲线在信噪比较低的情况下只相差1.1dB,说明解调性能良好。
李姗姗[4]（2021）在《卫星激光通信系统信号传输与识别方法研究》文中提出大数据和高速率通信业务的蓬勃发展,对卫星通信系统传输容量、信息传输速率等性能提出了更高的要求,具备宽带宽、高速率、高能效等优点的卫星激光通信技术弥补了微波通信在卫星通信应用中的不足。随着对卫星激光通信关键技术的研究逐渐深入,在卫星与地面间建立激光通信链路进行数据传输是未来实现星地高速数据传输的发展趋势,对激光的高速传输和可靠接收关键技术进行研究成为卫星激光通信领域的研究热点。但是,实现星地激光通信系统的高速数据传输面临如下问题:激光信号经过星地链路大气信道段时由于受到湍流效应的影响导致光束相干性的劣化,对通信质量造成不良影响;为满足不同用户和业务的需求,充分利用信道容量,卫星激光通信系统中信号调制格式的复杂性日益增加,接收端需要准确识别出信号所采用的调制格式才能正确解调。为了解决卫星激光通信系统中的上述问题,以提高激光信号的相干性和保障激光信号识别的可靠性为目标,开展卫星激光通信系统的自适应光学技术和信号识别技术研究。面向校正激光光束畸变和无需先验知识识别激光信号的需求,本文重点研究卫星激光通信中涉及的自适应光学技术、单载波信号识别技术以及多载波信号识别技术,完成对激光光束畸变的实时校正,实现激光信号的可靠识别。本论文的主要研究内容和创新点如下:（1）大气信道建模与光传输特性分析在研究大气湍流特性和柯尔莫哥洛夫湍流理论的基础上,基于功率谱反演法和子谐波补偿法完成了随机相位屏的构造,模拟了高斯光束在大气湍流多相位屏信道中的传输过程并对其相干性劣化情况进行了分析,提出了一种基于光强变化指数的湍流影响衡量方法。该方法主要通过对比光束在多相位屏信道中传输与自由空间中传输在光场强度分布上的差异计算得到光束的畸变程度,从而对所受到的湍流影响做出衡量,仿真研究了所提方法衡量湍流影响的可行性。仿真结果表明,所提方法中的光强变化指数与闪烁指数随光束波长的变化趋势基本一致,光强变化指数随湍流强度的增强而递增。（2）基于混合输入输出算法的自适应光学补偿方法在研究自适应光学技术的基础上,提出了一种基于混合输入输出算法（Hybrid Input-Output Algorithm,HIOA）的自适应光学补偿方法。该方法设计了基于混合输入输出算法的自适应光学（Adaptive Optical Based on Hybrid Input-Output Algorithm,HIOA-AO）补偿模块完成对畸变激光光束的失真补偿,仿真研究了所提方法在不同传输距离和迭代次数下对畸变激光光束的失真补偿效果。仿真结果表明,所提方法可以有效补偿湍流效应导致的畸变激光光束相位失真,提高光束的模式纯度;HIOA经过50次或50次以上的迭代可以重构得到准确的波前畸变相位信息,通过相位校正可以对畸变激光光束的高斯分布进行较好的恢复。（3）基于分区分形特征和支持向量机的单载波信号识别方法在研究大气时变信道下单载波激光信号特征的基础上,提出了一种基于分区分形特征和支持向量机的单载波信号识别方法。该方法设计了基于分区分形维数（Fractal Dimension of Region,FDR）的特征提取算法得到单载波信号星座图的分区分形特征,采用支持向量机学习算法对特征数据进行学习的基础上完成信号识别分类器的构造,从而实现单载波信号的自动调制格式识别,仿真研究了所提方法在自由空间信道和大气时变信道两种传输条件下的识别效果。仿真结果表明,基于所提方法构造的分类器在自由空间信道中所有信噪比范围内整体分类精度达到89.8%以上,当信噪比大于7.5dB时分类器的分类精度性能收敛,实现单载波信号100%的精确识别;在大气时变信道弱湍流条件下,在所有湍流强度和信噪比范围内分类器的整体分类精度达到86.7%以上,随着信噪比增加而递增随后收敛;与其他识别方法相比,所提方法在有效提高分类精度和收敛速度的同时具备对信道变化的高鲁棒性。（4）基于多特征输入和混合训练神经网络的多载波信号识别方法在研究大气时变信道下多载波激光信号特征的基础上,提出了一种基于多特征输入和混合训练神经网络的多载波信号识别方法。该方法设计了基于多特征输入的混合训练神经网络（Hybrid Training Neural Network,HTNN）结构,将正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）子载波信号的高阶统计量特征及星座图特征作为网络的双输入特征,训练HTNN自主挖掘高阶关联性特征得到学习模型,实现OFDM子载波信号间的自动调制格式识别,仿真研究了所提方法在自由空间信道和大气时变信道两种传输条件下的识别效果。仿真结果表明,基于所提方法得到的识别模型在自由空间信道中所有信噪比范围内的整体分类精度达到93.37%以上,当信噪比大于7.5dB时学习模型的分类精度性能收敛,实现OFDM子载波信号100%的精确识别;在大气时变信道弱湍流条件下,在所有湍流强度和信噪比范围内学习模型的整体分类精度达到73.5%以上,随着信噪比增加而递增随后收敛;与其他识别方法相比,所提方法在保证分类精度的基础上降低了对信道变化的敏感性,提高了收敛速度,实现了大范围信噪比下对OFDM子载波信号的可靠识别。
林锦平[5]（2021）在《光纤时间同步系统中的光学相位控制研究》文中提出时间同步技术广泛地应用在深空探测、导航定位和相控阵雷达等领域。随着原子钟和光钟的深入发展,基于卫星技术的时频传输系统已经不能满足高精度的场合需求。光纤是另一种很有应用前景的时频传输介质,具有覆盖广、抗电磁干扰、损耗低等优势。然而,光纤易受振动和温度变化等外界环境因素影响,导致光信号在光纤链路传输过程中存在时延漂移。为使两地的时间信号同步,站点之间可进行双向对比来动态校准信号,提高时间传输系统的稳定性。相比于强度调制,相位调制器消除了传统马赫-曾德尔调制器的直流漂移影响。近年来,相位调制方法为光纤传输时间信号提供了新的解决方案。秒脉冲时间信号可以通过相位调制器直接编码为二进制相移键控格式加载到光载波上。然而,该方法难点在于信号解调。相位信息不能由光电探测器直接检测,通常先通过相干解调将其转换为强度变化。本文针对光纤时间同步传输中的调制方式、解调方法和相位补偿进行了理论和实验研究,讨论了光纤时延抖动和光纤链路损耗对系统传输影响,分析了双向对比和双向环回两种传统时间同步技术,最后提出了一种基于相位调制和迈克尔逊干涉仪的时间传输方案。本文主要的研究内容和结果如下:1.提出并论证了一种基于相位调制和迈克尔逊干涉仪的双向时间传输方案。采用二进制相移键控调制格式将秒脉冲（1 PPS）时间信号通过相位调制器直接加载到光载波。使用迈克逊干涉仪将相位信息转化为强度信息。光耦合器、可调光衰减器、两个法拉第旋转镜和一个相位调制器等器件组成迈克尔逊干涉仪,这是系统信号解调的关键部分。2.设计光学相位补偿模块和反馈控制算法。为了稳定干涉仪两臂的相位差,在其中一臂上放置一个低带宽相位调制器作为移相器。解调后的光载波经过光电探测器和偏置器（Bias Tee）,产生直流信号和高频脉冲信号,并分别用于反馈输入和时间双向比对。方案设计了一种光学相位反馈控制算法,及时补偿干涉仪相移噪声,保持两臂相位差稳定。3.搭建并测试背靠背光纤时间信号调制解调系统,信号传输稳定度为1.32×10-11@1s,2.31×10-11@1000s。实验表明,迈克逊干涉仪能有效恢复脉冲信号。在此基础上利用实验室1556 km光纤链路平台,进行长距离双向光纤时间同步实验,系统稳定度为3.55×10-11@1s,5.62×10-11@1000s。
王友林[6]（2021）在《光纤时间同步系统中接收和中继模块的设计与实现》文中研究说明传统的双向卫星时间传输（TWSTT）和卫星共视法已经无法满足精密时间同步需求,基于光纤的时间同步系统由于成本低,且具有较强的抗干扰性和高稳定性,已 经成为构建地面时钟基准网的研究热点。但光纤通信系统中激光器、脉冲发生器、电光调制器和光接收器等器件以及光纤链路的噪声和非线性等都成为制约系统性能提升的首要因素。其中,光纤时间同步系统中的光接收和中继模块用于光信号正常接收和转发,无疑对系统性能指标具有显着影响。保证接收端适应输入信号动态范围的变化,实现时间同步信号的“无失真”放大并引入较小的噪声,同时保持较高的稳定性,将是设计光接收和中继的关键技术难题。由于单频正弦信号存在周期性相位模糊的问题且基于高精度锁频求频差的定时技术尚在研究论证阶段,光纤时间同步系统通常以脉冲作为承载,以强度调制或相位调制等方式,将电同步信号转换为光信号送入光纤链路中。之后通常采用环回法（Round-Trip）或双向比对法,依托脉冲上升沿,在系统发送端将环回的接收信号和原始发送信号进行时间比对,从而完成验证和反馈以实时调整时间同步特性,实现时间粗同步。可见脉冲边沿的优化和接收放大很大程度上影响着系统同步水准,是关注的焦点。基于上述背景,本文主要研究内容如下:（1）低噪宽带平衡光电探测器时间同步信号常选用2～5 V纳秒级上升沿的秒脉冲,涵盖DC至射频等宽带频率成分,宽带探测下低噪设计保证接收脉冲时引入较小干扰是一大挑战。而长距离传输后光信号大幅衰减要求探测器提供较高灵敏度。此外接收后中继回传时要匹配中继模块的触发电平。最后为兼容相干解调系统,需要设计平衡探测。为此本文探讨并自研了多种结构光电探测器,其中基于跨阻放大（TIA）的高增益、宽动态和高速特性,选用低噪声电流的光电探测专用芯片并使用低噪设计以限制宽带高频噪声;选用大压摆率芯片产生大幅度快速上升沿响应;引入Bias-Tee低高频分离规避直流耦合对运放线性工作的影响并单独进行低频精密放大;最终设计并实现了双路放大低噪（平衡）光电探测器。该探测器高频通频带为10 kHz～360 MHz,跨阻增益10.8 kΩ,本底噪声13 mVpp;低频通路为电光调制器提供了底噪小于6 mVpp的DC～4 kHz低噪反馈控制信号。达到和商用探测器同等水平。平衡探测器两臂共模抑制比（CMRR）在高频段达11 dB以上。经实验测试验证,在使用该探测器的实验室1400 km光纤时间同步时间双向比对系统中测得时间同步抖动标准差即STD等于29.77 ps@27 hour。背靠背情况下STD=13.18 ps@45 hour。满足实验室系统基本要求。（2）宽带功分器进行时间比对时,需要使用宽带功分器以保证两路比对信号的高度一致性（同源性）,从而提高时间同步的精确性和稳定性。因而设计一分二甚至一分N等分功分器是必要的,其中二、三端口间要具备尽可能高的隔离度以削弱端口间信号的相互影响。以威尔金森功分器为理论基础,基于多节λ/4阶梯阻抗变换和阻抗变换低通原型滤波器,设计完成了 DC～400 MHz微带线和集总LC型宽带二等分功分器。两种功分器分配损耗小于3.7 dB,二、三端口隔离度13 dB以上。测得系统方波发生器同一端口功分出的两路信号时间比对稳定性STD<1.4 ps,明显优于方波发生器两不同端口测得的约7 ps的STD指标。（3）亚纳秒级脉冲发生器同时为改善光纤链路中的脉冲特性,可在发送端或接收中继处引入脉冲发生器,通过原脉冲信号触发,重新产生更高质量的脉冲信号。基于射频晶体管（RF BJT）的雪崩效应,设计实现了亚纳秒级脉冲发生器。测得输出脉冲下降沿达600ps以内,接入系统后显着缩短了同步脉冲的边沿上升时间。下降沿时间抖动STD<8ps,没有明显降低源脉冲的稳定性。
郭弘扬[7]（2021）在《基于液晶校正的空间光耦合技术研究》文中研究说明自由空间激光通信技术采用激光作为载体进行远距离的信息传输。激光传输速率高且发散角小,相比传统的通信方式具有高速、大容量及高保密性等优势。随着空间激光通信范围的扩展,对高灵敏度、高传输率以及高稳定性接收终端的需求愈发强烈,使得单模光纤耦合技术应运而生。通常情况下单模光纤的纤芯半径仅为微米量级,所以精确的光束位置对准与良好的入射光斑形态是保证高效耦合的关键。激光信号在空间传输过程中,大气效应、热效应、平台振动等因素会使得激光出现光强闪烁、形态破碎和相位起伏等现象,导致通信终端的光纤耦合效率降低、误码率上升,严重影响通信系统性能。为了抑制大气效应对空间激光通信链路的影响,本文开展液晶空间光调制器对破碎光斑形态的校正技术研究。与传统的机械式校正器件相比,液晶空间光调制器具有驱动单元多,无需机械运动以及响应稳定等优点。目前,液晶校正技术在天文观测领域得到了一定应用,但是在需要保持长期高效、稳定通信的空间激光通信领域还处于起步阶段。本论文结合空间激光耦合技术的需求,对液晶校正技术开展具体研究:首先,进行空间激光耦合理论分析。根据大气湍流物理结构的时间与空间描述,分析大气扰动对通信系统性能的影响,对其相位模拟进行理论仿真。根据耦合效率定义与光场分布建立单模光纤耦合模型,分析光束位置偏移以及相位畸变对耦合效率的影响。理论分析表明,高分辨率、高效率的校正器件与高精度的探测算法是保证校正耦合系统性能的关键。液晶空间光调制器性能优化。作为空间激光系统的关键性器件,液晶的相位调制特性与响应速度等性能直接影响校正与耦合的效果。根据夫琅禾费衍射光栅模型,建立调制相位与控制信号之间的联系;根据连续弹性体理论分析液晶分子的弛豫特性对器件响应速度的影响,最后采用过压驱动方法提高液晶的响应速度。仿真与实验证明,过驱动方法在器件硬件底层受到限制的情况下,有效的缩短了液晶的响应时间,为液晶校正工作提供了有利的实验条件。高精度神经网络探测算法。对于液晶校正系统,像差探测与波前重构方法是系统的核心问题。神经网络含有充足的计算单元,可以通过学习远场畸变光斑实现相位复原。神经网络相位检索模型采用光强探测器件采集畸变光斑,探测稳定,且在强湍流畸变的条件下仍具有一定的应用前景。本文结合液晶空间光调制器灰度波面的控制方式,提出了一种新型反卷积神经网络模型。该模型实现输入畸变光斑图像、输出相位波面的功能,完整保留了高阶像差信息;并且直接输出控制波面,节省计算时间,有效的提高了探测精度及算法执行效率。液晶校正系统性能提升。本文校正系统中,液晶器件的时间延时导致其加载的校正波面与当前时刻的实际畸变相位不符,最终导致系统出现校正残差。根据大气湍流冻结假设,在一定的时间尺度内望远镜接收处大气湍流的运动具有一定的时间联系。因此可以通过图像预测算法对连续采样帧之间的运动矢量进行估计。本文采用自适应根模式搜索运动估计算法对反卷积神经网络探测得到的灰度信息进行估计与预测。仿真及实验证明,该方法对于不同的大气条件都具有一定的预测补偿效果,有效的提高了液晶系统的实时校正性能。为验证本文提出的方法,搭建了基于液晶校正的空间光耦合实验系统,采用反卷积神经网络模型对波前相位进行复原,由液晶空间光调制器进行相位补偿。对于均方根误差为0.67λ（λ=850nm）的静态波前像差,神经网络平均探测均方根误差为0.1107λ。但是,受限于目前校正系统的执行速度,系统带宽仅为1Hz。在系统带宽范围内,结合自适应根模式搜索算法,校正后终端平均耦合效率实现优于6d B的提升。总结来说,本文采用的液晶校正空间光耦合系统在静态与准动态相位畸变条件下优势明显。本论文针对自由空间激光通信系统所面临的大气湍流扰动问题展开研究工作,对基于液晶的校正技术进行了系统的阐述。通过提升液晶器件性能、设计新型人工神经网络探测模型以及估计预测湍流相位,在静态与准动态的大气湍流条件下明显的提高了空间激光通信的耦合性能。本论文的研究结果为液晶校正技术在空间激光通信中的应用提供了理论基础和新型技术支撑,有效地推动了实用化进程。虽然目前系统带宽还不能满足空间激光通信需求,但随着液晶器件与硬件设备的进一步发展,液晶校正技术在空间激光通信领域拥有着巨大的应用前景。
张强[8]（2021）在《面向模拟光链路的硅基光子调控器件及系统研究》文中认为集成微波光子学是当前的研究热点,主要研究内容是使用光子集成技术将传统分立光器件构造的微波光子系统集成到光子芯片上。其主要实现的功能包括光域微波、毫米波信号的产生,光域微波光子信号传输、处理以及检测。光子集成技术的使用减小了传统微波光子系统的体积,降低了系统的功耗,提高系统的稳定性与可靠性。目前光子集成材料体系主要有磷化铟（InP）、氮化硅（SiN）和绝缘体上硅（Silicon-On-Insulator,SOI）。相比于InP和SiN,SOI材料体系具有CMOS兼容、高集成度、支持光电单片集成等优点。因此,硅基微波光子集成技术极具发展潜力硅基集成微波光子芯片的主要包含以下器件:硅基激光器、硅基调制器、硅基延时线和锗硅光电探测器等。其最有代表性的应用之一是基于硅基真延时波束成形网络的相控阵雷达。本文将对硅基集成微波光子系统中最重要的两个调控器件——调制器和延时线,进行系统性的理论和实验研究。根据微波光子链路对大动态范围和高链路增益的需求,研究了硅基调制器的非线性产生机理以及光域线性化方法;研制了低损耗高精度的硅基真延时芯片并针对其特点开发了和低侵入式延时状态监控方法。在此基础上完成了基于硅基真延时线的二维相控阵雷达接收机样机研制,并进行了系统测试。围绕以上研究内容,本文完成的工作和创新点包括:1.针对应用最广泛的硅基载流子耗尽型马赫增德尔调制器（Mach-Zehnder Modulator,MZM）,本文首先建立了严格的硅基PN结的电光调制模型,使用该模型对常见的并联和串联硅基MZM进行了详细的非线性理论分析。在此基础上,我们系统性的对这两种高线性硅基调制器的综合性能进行了比较。最后,根据理论分析结果,我们设计了高线性硅基载流子耗尽型调制器并在IMEC进行了流片。2.我们对设计的高线性调制器进行了性能测试。对于硅基并联MZM,我们将两个子MZM偏置点设置在极性相反的两个正交点,通过控制两个子MZM的光功率和RF功率分配比,使两个子MZM产生的三阶非线性相互抵消。经过测试,该器件的工作带宽为40 GHz。在RF输入频率为1/10 GHz时,三阶无杂散范围(the 3rd spurs-free-dynamic-range,SFDR)达到了123/120 dB·Hz6/7。该性能为目前硅基调制器光域线性化的最高水平。对于硅基串联MZM,我们仅需要调控两个子MZM的RF功率分配比即可实现光域线性化。该器件工作带宽达到了55 GHz,在RF输入频率为1/10 GHz时,SFDR达到了109.5/100.5 dB·Hz2/3。3.本文建立了微环调制器（micro-ring modulator,MRM）的非线性理论分析模型,系统性地分析了MRM的调制非线性与品质因子Q以及工作波长之间的关系。理论计算结果表明:通过降低MRM的Q值,同时调控光载波波长,可以实现MRM的线性度提升。实验结果表明,在RF输入信号为1/10 GHz时,Q值为11000的硅基MRM的最优线性度仅为98.5/90.6 dB·Hz2/3,相比之下,Q值为5880的MRM的最佳线性度高达104.3/94.7 dB·Hz2/3。该性能达到了目前硅基MRM光域线性化的最高水平。4.本文首次提出并实验验证了硅基并联MZM可以实现RF信号的光域非线性补偿。在10 GHz的调制频率下,当输入RF信号的三阶载波抑制比(the 3rdcarrier to distortion ratio,CDR)为40/50 dB时,通过调制器的光域非线性补偿,解调后RF信号的CDR提升到了45/72 dB。5.根据总体单位对二维相控阵雷达接收机的指标要求,我们设计并制备了基于光开关路径切换结构的4通道7-bit真延时线,其中最长的通道总延时量为676 ps。该延时线使用展宽硅波导作为延时波导,其插损为0.01 dB/10 ps。另外,其开关消光比为50 dB,功耗约为28 m W。为减小监测单元（硅基定向耦合器+锗硅光电探测器）引入光损耗,我们提出了隔级交替设置监测单元与光衰减器的光开关状态监控方法,并设计了针对性的反馈控制算法。6.针对微波光子二维相控阵雷达集成化的趋势,我们使用上述设计的多通道延时线,设计并研制了一种新型二维相控阵雷达接收机。对于规模为N×N的相控阵天线,传统波束成形网络需要N2种硅基延时线。相比之下,本方法引入了光波分复用技术,仅需要N/2种硅基延时线,从而减小了系统成本。基于该方案,我们研制了首台基于硅基集成真延时线的8?8微波光子相控阵雷达接收机样机,并首次实现了从阵列天线到信号处理的全链路验证。经过系统测试,该样机的工作范围为2-6 GHz,瞬时带宽达到了4GHz,灵敏度为-99 dBm,动态范围达到了50 dB。该工作对今后二维硅基集成微波光子相控阵雷达的设计和实现具有重要参考价值。
唐宇[9]（2021）在《光电振荡器和光载无线技术的应用研究》文中提出近年来,微波光子学在光通信、光纤传感等领域发挥了重要作用。微波光子技术融合了微波技术和光子技术的优点,为实现高质量的光通信和快响应、高分辨率的传感提供了新的可能。与传统的电子技术相比,微波光子技术具有抗电磁干扰,带宽大,功能灵活等众多优势。本文针对微波光子技术近年来的研究热点和需求,结合光电振荡器（OEO）和光载无线（RoF）技术等相关内容,对信号生成和处理,光纤传感等问题进行了理论和实验研究。取得的主要研究成果如下:1.提出了一种基于偏振敏感相位调制器（PM）的倍频OEO,可对光时分复用（OTDM）信号进行多重时钟恢复、解复用等处理。利用该倍频OEO对20 Gb/sOTDM信号实验进行了支路时钟信号、群路时钟信号和二倍频时钟等多重时钟信号提取,及二重解复用。同时,实验实现了不归零码信号的时钟恢复,码型变换和串并转换。该方案可以避免偏压漂移的问题,具有灵活、价格低廉的特点。2.提出了一种基于OEO的快响应、高分辨的色散测量方案。该OEO的振荡频率主要由马赫曾德尔干涉仪（MZI）两臂长度差及待测器件的色散值共同决定。当环路中待测器件的色散值发生变化时,OEO的振荡频率就会发生变化,因此待测色散值就可以由OEO的振荡频率得到。实验测量了长度为20 km～100 km的光纤的色散值,与商用色散测量系统测得的色散值相差不超过3.2%。该方案结构简单,测量速度快,分辨率高,在光通信系统中有广泛的应用前景。3.设计了一种用于快响应、高分辨距离传感的OEO结构。将一对准直透镜植入MZI的一个臂,这对准直透镜之间的距离信息决定MZI干涉谱的信息,并且最终反映到OEO的振荡频率上。准直透镜的植入有效地增加了距离传感的范围,实现了0～12 mm范围内的距离传感,距离传感灵敏度为0.285 MHz/μm,分辨率为0.07μm。该方案灵敏度高,测量速度快,线性度好,可应用于未来的高质量距离传感系统。4.提出了一种基于级联光纤布拉格光栅-法布里-珀罗（FBG-FP）腔的双频OEO,可用来进行曲率和温度的传感。刻于双芯光纤上的FBG-FP腔同时对曲率和温度敏感,刻于普通单模光纤上的FBG-FP腔仅对温度敏感。通过监测OEO的振荡频率,可以得到曲率和温度信息。实验结果表明,该传感系统的曲率和温度灵敏度分别为-1.19 GHz/m-1和1.14 GHz/oC。该方案具有探测速度快,灵敏度高和分辨率高的优点。5.设计了一种利用光子辅助的载波相移双边带（CPS-DSB）调制产生频移键控（FSK）信号的方案。该方案的核心器件是级联的马赫曾德尔调制器（MZM）和PM,两调制器具有偏振敏感特性且主轴相互垂直。在MZM中实现了一种边带与光载波垂直的特殊双边带调制,通过在PM上加载幅度不同的电信号给光载波引入不同的相位,从而实现CPS-DSB调制信号,并在起偏器上干涉后形成基频或倍频信号。实验中分别成功生成了载波频率为4/8 GHz,速率为0.5 Gb/s的FSK信号和载波频率为8/16 GHz,速率为1 Gb/s的FSK信号。该方案降低了对各种光电器件带宽的要求,支持高速和宽带操作。6.设计了一种大容量、长距离的毫米波固定-无线接入方案。该方案使用了强度调制和直接检测的方式,并采用了正交频分复用（OFDM）信号。利用比特加载算法,可以将不同阶数的正交幅度调制信号调制到由信道的不平坦引起的信噪比不同的子载波上,以最大化系统吞吐量。实验结果表明,在满足前向纠错阈值的条件下,信号在光纤中传输25 km后速率仍高达到9 Gb/s。该接入网可以用于未来千兆级“无处不在”的网络连接。
闵浩[10]（2021）在《高速量子密钥分发中的光源和数据采集系统研究》文中指出量子密钥分发（Quantum key distribution,QKD）是一种运用量子力学的基本原理实现的保密通信技术,其在军事和商业上都有巨大的应用潜力。自从1984年第一个QKD协议被提出以来,经过三十多年的高速发展,QKD在理论和实验两方面都有巨大的进步,并且正逐步走向产业化。实用化的QKD系统需要有足够的安全成码率（SKR）,当QKD系统具体的实施方案和传输信道都确定后,提升系统重复频率就是提高成码率的最重要手段之一。在早期QKD系统中,单光子探测器的性能是重复频率提升的最大障碍。而当频率提升到GHz级别之后,QKD系统的各个组成部分都面临着苛刻的要求,可能成为新的瓶颈。针对高速QKD的需求,本文从半导体激光光源,光调制器驱动电路以及高速的数据采集系统等几个方面开展了研究。在光源方面,本文首先研究了半导体激光器的直流特性,设计了针对半导体激光器的高精度低温漂的温度控制和电流控制电路,并通过干涉法精确地测量了激光器的温度漂移。其次,为了得到高速的光脉冲,从速率方程出发研究了增益开关半导体激光器的性质以及其对电脉冲信号的需求,并设计了高速的激光器脉冲驱动电路。由于光源的光谱宽度对测量设备无关QKD（MDI-QKD）有显着影响,本文利用自制的可调谐激光器表征了光脉冲的啁啾性质。综合以上的研究结果以及光源滤波技术,在1.25GHz的重复频率下得到了消光比29.5dB的光脉冲,并且实现了 0.484的HOM干涉对比度。在此之外,还得到了室温下10小时内温度稳定性在0.004℃的温度控制电路和漂移8.5ppm的电流控制电路,能够用于某些需要光锁相环路的QKD之中。在调制器驱动方面,本文针对GHz的QKD实验需求,设计了多通道多幅度的高速调制器驱动电路,在5GHz随机码驱动的情况下,最高的输出幅度可达7.5V。针对多路信号间相位关系不确定的问题,本文利用边沿触发器的特性实现了高速串行收发器（SerDes）的通道间相位自动对齐。经测试在不采用高精度的TDC的情况下,对齐精度可达2.5ps,足以满足目前GHz高速QKD的实验需求。本文还设计了一种非浮地输出的放大电路,目前已经在2GHz重复频率下实现了5V的摆幅,可以适用于QKD实验中调制器需要连接到地的情况。在数据采集方面,针对系统时钟频率以及光子计数率的提升和单光子探测器通道数的增加带来的新挑战,本文设计了一种基于高速SerDes的多通道探测器数据采集系统,能够实现2.5GHz时钟频率的QKD系统中32通道超导纳米线单光子探测器输出信号的同步接收和实时符合筛选。该系统采用10GHz的采样时钟,原理上可以支持10GHz的QKD实验。论文的研究工作支持了多个高速QKD实验,其创新之处总结如下:1.设计了低噪声低温漂的半导体激光器控制器,并且采用干涉的方法精确地测定了温漂。通过高精度控温结合增益开关和光源滤波的技术手段得到了1.25GHz重复频率的MDI-QKD光源,其消光比为29.5dB,双光子干涉对比度可达0.484。2.通过多通道波形合成得到5GHz重复频率下的4幅度光调制器驱动信号,最大幅度可达到7.5V。利用边沿触发器的性质实现了多通道SerDes相位的自动对齐,对齐精度2.5ps RMS精度,与目前基于高精度TDC手段得到的结果相当。3.实现了 GTX接收器的单端直流接收以及1.6ps步长移相,并以此为基础设计了多通道的高速的单光子探测器信号同步接收以及实时符合筛选系统,原理上支持10GHz的QKD实验。
二、400MHzPSK卫星通信调制器的设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、400MHzPSK卫星通信调制器的设计（论文提纲范文）
（1）面向未来大容量通信的太赫兹无线通信技术（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 太赫兹通信用核心元器件的发展 |
| 1.1 太赫兹倍频器 |
| 1.2 混频器 |
| 1.3 功率放大器 |
| 1.4 低噪声放大器 |
| 1.5 直接调制器 |
| 1.6 天线 |
| 2 太赫兹通信系统架构 |
| 2.1 微波光子学太赫兹通信系统 |
| 2.2 全固态太赫兹混频通信系统 |
| 2.3 直接调制太赫兹通信系统 |
| 3 太赫兹通信技术的展望和总结 |
| 4 结束语 |
（2）光通信未来10年关键技术挑战（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 长途光系统单纤容量能否超过100T |
| 1.1 400G×80波相干光系统发展 |
| 1.2 单纤100T容量（1.2T×80波）的技术方向 |
| 2 C波段之外可以利用的新频谱空间有多大 |
| 3 G.652后的下一代主流光纤是什么 |
| 3.1 空芯光纤 |
| 3.2 SDM光纤 |
| 4 光信道算法能否突破非线性难题 |
| 5 超大规模网络规划能否找到最优解 |
| 6 光交叉连接（OXC）能否实现超低损128维（D）+波长交换 |
| 7 光接入能否打破时分复用（TDM）机制，实现新型点对多点（P2MP）技术 |
| 8 能否构建高动态、大带宽、大规模卫星光网络 |
| 9 能否实现超高集成度的一体化光电模块 |
| 1 0 结束语 |
（3）相干光通信系统中QPSK调制解调研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题选择的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 相干光通信的研究现状 |
| 1.2.2 相干光通信调制解调技术的研究现状 |
| 1.3 论文结构与安排 |
| 2 相干光通信系统中QPSK调制解调 |
| 2.1 相干光通信系统工作原理 |
| 2.2 QPSK调制解调原理 |
| 2.2.1 QPSK电光调制原理 |
| 2.2.2 QPSK解调原理 |
| 2.3 采样定理 |
| 2.4 正交不平衡补偿 |
| 2.5 频偏估计与载波相位恢复算法 |
| 2.6 时钟恢复算法 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 QPSK中频信号解调算法分析与实现 |
| 3.1 正交失衡对系统性能的影响 |
| 3.1.1 正交失衡现象 |
| 3.1.2 正交失衡对频偏误差的影响仿真分析 |
| 3.1.3 正交失衡对系统性能的影响分析 |
| 3.2 频偏估计的算法原理及实现 |
| 3.2.1 基于相位差的频偏估计 |
| 3.2.2 基于FFT的频偏估计 |
| 3.2.3 频偏估计算法性能分析 |
| 3.3 载波同步的设计与实现 |
| 3.3.1 数字下变频 |
| 3.3.2 鉴相器 |
| 3.3.3 环路滤波器 |
| 3.3.4 基于松尾环的载波恢复分析 |
| 3.4 Gardner位同步算法及分析 |
| 3.4.1 Gardner时钟恢复算法 |
| 3.4.2 Gardner位同步算法分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 QPSK调制解调的实验研究 |
| 4.1 QPSK调制解调实验平台 |
| 4.1.1 激光器 |
| 4.1.2 发射机 |
| 4.1.3 相干接收机 |
| 4.2 QPSK系统解调性能测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 论文研究总结 |
| 5.2 前景展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（4）卫星激光通信系统信号传输与识别方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 卫星激光通信发展现状 |
| 1.2.2 卫星激光通信传输保障性技术现状 |
| 1.2.3 信号调制格式识别技术现状 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 大气湍流特性与信道建模方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 大气湍流特性概述 |
| 2.2.1 大气湍流产生原理 |
| 2.2.2 柯尔莫哥洛夫湍流理论 |
| 2.3 基于多相位屏的湍流信道建模方法 |
| 2.4 激光的光强分布模型 |
| 2.4.1 Log-Normal模型 |
| 2.4.2 Gamma-Gamma模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 大气激光传播特性与自适应光学补偿方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 大气激光传输特性 |
| 3.2.1 光的波动方程与菲涅尔衍射 |
| 3.2.2 高斯光束的传输特性 |
| 3.2.3 基于光强变化指数的湍流影响衡量方法 |
| 3.3 基于HIOA的自适应光学补偿方法 |
| 3.3.1 设计思路 |
| 3.3.2 基于HIOA的波前相位重构原理及实现 |
| 3.4 基于HIOA的自适应光学补偿方法性能分析 |
| 3.4.1 仿真设置 |
| 3.4.2 仿真结果分析 |
| 3.5 本章小节 |
| 第四章 基于分区分形特征和支持向量机的单载波信号识别 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于分区分形特征和支持向量机的单载波信号识别方法 |
| 4.2.1 设计思路 |
| 4.2.2 基于FDR的特征提取算法 |
| 4.2.3 基于支持向量机的分类器设计 |
| 4.3 基于分区分形特征和支持向量机的单载波信号识别方法性能分析 |
| 4.3.1 仿真设置 |
| 4.3.2 自由空间信道中的识别性能 |
| 4.3.3 大气时变信道中的识别性能 |
| 4.4 本章小节 |
| 第五章 基于多特征输入和混合训练神经网络的多载波信号识别 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于多特征输入和混合训练神经网络的多载波信号识别方法 |
| 5.2.1 设计思路 |
| 5.2.2 OFDM信号模型及特征 |
| 5.2.3 基于多特征输入的混合训练神经网络结构设计 |
| 5.2.4 基于多特征输入的混合训练神经网络训练过程 |
| 5.3 基于多特征输入和混合训练神经网络的多载波信号识别方法性能分析 |
| 5.3.1 仿真设置 |
| 5.3.2 自由空间信道中的识别性能 |
| 5.3.3 大气时变信道中的识别性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录和其他成果 |
（5）光纤时间同步系统中的光学相位控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和目的 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要工作和结构安排 |
| 1.3.1 本论文的主要工作和创新点 |
| 1.3.2 论文结构安排 |
| 第二章 光纤时间稳定传输基本理论 |
| 2.1 时间及时间标准 |
| 2.1.1 时间尺度 |
| 2.1.2 原子时 |
| 2.2 光纤时间传输基本特性 |
| 2.2.1 光纤时延波动 |
| 2.2.2 光纤链路损耗与光放大 |
| 2.3 光纤时间同步方法 |
| 2.3.1 时间双向对比 |
| 2.3.2 时间双向环回 |
| 2.4 时间测量 |
| 2.4.1 时间间隔计数器 |
| 2.4.2 时间偏差 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 时间稳定传输系统的模块设计 |
| 3.1 光相位调制 |
| 3.1.1 BPSK调制格式 |
| 3.1.2 相位调制器 |
| 3.1.3 时间信号调制模块 |
| 3.2 相干检测 |
| 3.2.1 迈克尔逊干涉仪 |
| 3.2.2 相干解调光路 |
| 3.2.3 相位补偿方式 |
| 3.2.4 时间信号解调模块 |
| 3.3 光学相位控制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于相位调制的光纤时间同步系统实验 |
| 4.1 背靠背时间信号调制解调实验 |
| 4.1.1 实际单向系统搭建 |
| 4.1.2 模块及环境温度对比测试 |
| 4.1.3 光学相位控制效果 |
| 4.1.4 实验结果分析 |
| 4.2 1556km光纤时间同步传输系统实验 |
| 4.2.1 实际双向系统搭建 |
| 4.2.2 传输结果分析 |
| 4.2.3 系统不对称性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文研究工作总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 缩略词对照表 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）光纤时间同步系统中接收和中继模块的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 光纤时间同步的历史和研究现状 |
| 1.3 光纤通信系统与光接收模块 |
| 1.3.1 光接收机 |
| 1.3.2 低噪宽带光电探测器 |
| 1.3.3 宽带功分器和窄脉冲发生器 |
| 1.4 论文研究内容及章节安排 |
| 第二章 光电探测器基础 |
| 2.1 光电二极管 |
| 2.2 运算放大器基础 |
| 2.2.1 运放基础知识 |
| 2.2.2 性能参数 |
| 2.3 运放类型 |
| 2.3.1 几种运放类型 |
| 2.3.2 电流反馈型运放 |
| 2.4 前置放大电路 |
| 2.4.1 HIA高阻放大 |
| 2.4.2 LIA低阻放大 |
| 2.4.3 TIA跨阻放大 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 低噪光电探测器设计 |
| 3.1 需求分析 |
| 3.2 基本结构和噪声分析 |
| 3.2.1 前置放大噪声分析 |
| 3.2.2 跨阻前置放大稳定性 |
| 3.3 技术路线 |
| 3.4 电路设计与仿真 |
| 3.4.1 光电二极管选型 |
| 3.4.2 跨阻单端结构 |
| 3.4.3 跨阻低高频分离结构 |
| 3.4.4 跨阻单端转差分结构 |
| 3.4.5 低阻单端转差分结构 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 光电探测器电路实现与实验 |
| 4.1 稳压芯片与直流供电 |
| 4.2 物料选取 |
| 4.2.1 阻容感元件 |
| 4.2.2 其他 |
| 4.3 PCB设计和器件封装 |
| 4.3.1 板材选取 |
| 4.3.2 PCB设计与布局布线 |
| 4.3.3 电路封装 |
| 4.4 电路测试与结果分析 |
| 4.4.1 探测器概览 |
| 4.4.2 测试系统搭建 |
| 4.4.3 跨阻放大结构 |
| 4.4.4 低阻放大结构 |
| 4.4.5 探测器时间稳定度测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 光纤时间同步系统接收和中继模块优化 |
| 5.1 超窄脉冲发生器 |
| 5.1.1 电路结构与原理 |
| 5.1.2 电路设计与仿真 |
| 5.1.3 性能测试 |
| 5.2 宽带功分器 |
| 5.2.1 功分器基础 |
| 5.2.2 微带线宽带功分器 |
| 5.2.3 集总宽带功分器 |
| 5.2.4 性能测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（7）基于液晶校正的空间光耦合技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 空间激光通信技术 |
| 1.1.1 空间激光通信系统的挑战 |
| 1.1.2 提高空间激光耦合性能的方法 |
| 1.2 液晶波前校正技术 |
| 1.2.1 液晶校正技术研究现状 |
| 1.2.2 液晶校正技术存在的问题 |
| 1.3 波前探测技术及研究现状 |
| 1.3.1 传统的波前探测技术 |
| 1.3.2 神经网络相位检索技术 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 大气效应对空间激光耦合性能的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 大气效应的物理结构 |
| 2.2.1 大气效应的空间描述 |
| 2.2.2 大气效应的时间描述 |
| 2.2.3 大气效应的相位模拟 |
| 2.3 耦合效率的影响因素 |
| 2.3.1 耦合效率的定义 |
| 2.3.2 位置偏移与耦合效率的关系 |
| 2.3.3 校正系统对耦合效率的影响 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 液晶空间光调制器性能优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 液晶相位响应特性 |
| 3.2.1 夫琅禾费衍射光栅 |
| 3.2.2 相位调制特性测量 |
| 3.2.3 二元光学与衍射效率 |
| 3.3 液晶响应速度提升 |
| 3.3.1 液晶弛豫特性 |
| 3.3.2 过压驱动原理 |
| 3.4 实验与仿真 |
| 3.4.1 液晶响应测试实验 |
| 3.4.2 对象特性对比 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 神经网络相位检索技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 反卷积神经网络模型 |
| 4.2.1 神经网络结构 |
| 4.2.2 神经网络应用实现 |
| 4.2.3 训练与测试数据集 |
| 4.3 反卷积神经网络探测仿真 |
| 4.3.1 焦点与离焦像差探测 |
| 4.3.2 单幅离焦像差探测 |
| 4.4 实验与结果 |
| 4.4.1 实验平台 |
| 4.4.2 离焦与焦点探测实验 |
| 4.4.3 单幅离焦图探测实验 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 液晶校正延迟的运动估计技术 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 时序大气湍流模拟 |
| 5.3 运动估计技术 |
| 5.3.1 自适应根模式搜索算法 |
| 5.3.2 基于灰度的运动估计 |
| 5.4 ARPS算法运动估计 |
| 5.4.1 ARPS算法预测仿真 |
| 5.4.2 ARPS算法预测实验 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 液晶校正的空间光耦合系统实验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验平台 |
| 6.3 实验与结果 |
| 6.3.1 静态校正耦合实验 |
| 6.3.2 动态校正耦合实验 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）面向模拟光链路的硅基光子调控器件及系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微波光子学简介 |
| 1.3 集成微波光子学发展趋势 |
| 1.4 硅基集成微波光子器件及系统研究进展 |
| 1.4.1 硅基集成微波光子调控器件研究进展 |
| 1.4.2 硅基集成微波光子真延时线的系统应用研究进展 |
| 1.5 本论文工作的主要内容 |
| 2 硅基调制器的调制非线性建模仿真 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 硅基PN结电光响应非线性建模仿真 |
| 2.2.1 载流子耗尽型调制器工作原理 |
| 2.2.2 硅基PN结电光响应的TCAD仿真 |
| 2.3 载流子耗尽型调制器非线性建模仿真 |
| 2.3.1 硅基Single-MZM非线性仿真分析 |
| 2.3.2 硅基Dual-parallel MZM非线性仿真分析 |
| 2.3.3 硅基Dual-series MZM非线性仿真分析 |
| 2.3.4 硅基Dual-parallel MZM与Dual-series MZM的性能比较 |
| 2.4 硅基MRM调制器非线性建模仿真 |
| 2.4.1 硅基MRM非线性模型仿真分析 |
| 2.5 流片工艺及器件设计 |
| 2.6 小结 |
| 3 高线性硅基调制器的测试与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 硅基Single-MZM器件性能测试 |
| 3.3 硅基Dual-parallel MZM器件性能测试 |
| 3.4 硅基Dual-series MZM器件性能测试 |
| 3.5 硅基MRM器件性能测试 |
| 3.6 基于硅基Dual-parallel MZM的光域非线性补偿 |
| 3.7 小结 |
| 4 硅基片上集成延时线 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 延时线总体结构设计 |
| 4.3 延时线组成单元器件设计 |
| 4.3.1 硅基延时波导 |
| 4.3.2 硅基2×2 光开关 |
| 4.3.3 硅基定向耦合器 |
| 4.3.4 PIN可变光衰减器 |
| 4.3.5 锗硅光电探测器 |
| 4.4 芯片加工工艺及版图设计 |
| 4.5 器件性能测试 |
| 4.5.1 光栅耦合器性能测试 |
| 4.5.2 硅基2×2光开关性能测试 |
| 4.5.3 硅基定向耦合器性能测试 |
| 4.5.4 PIN可变光衰减器性能测试 |
| 4.5.5 锗硅光电探测器性能测试 |
| 4.6 芯片封装设计 |
| 4.7 延时线测试与结果分析 |
| 4.8 小结 |
| 5 基于硅基集成波束成形网络的二维相控阵接收机 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 相控阵雷达工作原理 |
| 5.3 微波光子相控阵雷达研究现状 |
| 5.4 硅基二维波束成形网络结构设计与分析 |
| 5.5 系统架构设计与测试 |
| 5.5.1 8×8二维相控阵雷达接收机系统性能指标与设计参数 |
| 5.5.2 8×8二维相控阵雷达接收机样机搭建与测试流程 |
| 5.5.3 方向图与系统性能的测试与分析 |
| 5.6 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作中的不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读博士期间研究成果 |
（9）光电振荡器和光载无线技术的应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 OEO及其研究进展 |
| 1.2.1 OEO在信号生成和处理中方面的研究进展 |
| 1.2.2 OEO在传感中的研究进展 |
| 1.3 RoF技术及其研究进展 |
| 1.3.1 光子辅助的微波信号生成技术 |
| 1.3.2 RoF技术与光接入网的融合 |
| 1.4 论文的主要工作和章节安排 |
| 2 OEO建模与性能分析 |
| 2.1 OEO起振理论 |
| 2.2 OEO建模与分析 |
| 2.2.1 几种常见的OEO理论模型 |
| 2.2.2 基于非线性时变模型的OEO建模 |
| 2.2.3 仿真结果及性能分析 |
| 2.3 小结 |
| 3 OEO在时钟恢复、解复用和色散监测中的应用 |
| 3.1 OEO在时钟恢复、解复用中的应用 |
| 3.1.1 引言 |
| 3.1.2 OEO的注入锁定特性 |
| 3.1.3 实验系统的结构和原理 |
| 3.1.4 对脉冲信号时钟恢复和解复用的实验结果和分析 |
| 3.1.5 对不归零码信号的时钟恢复和码型变换的实验结果和分析 |
| 3.1.6 小结 |
| 3.2 OEO在光纤色散监测中的应用 |
| 3.2.1 引言 |
| 3.2.2 微波光子滤波器 |
| 3.2.3 实验系统的结构和原理 |
| 3.2.4 实验结果和分析 |
| 3.2.5 小结 |
| 4 OEO在快响应、高分辨距离传感和曲率传感中的应用 |
| 4.1 OEO在快响应、高分辨距离传感中的应用 |
| 4.1.1 引言 |
| 4.1.2 准直透镜耦合损耗的计算 |
| 4.1.3 实验系统的结构和原理 |
| 4.1.4 实验结果和分析 |
| 4.1.5 小结 |
| 4.2 OEO在快响应、高分辨曲率和温度传感中的应用 |
| 4.2.1 引言 |
| 4.2.2 实验结构和原理 |
| 4.2.3 实验结果和讨论 |
| 4.2.4 小结 |
| 5 RoF技术在信号生成和接入网中的应用 |
| 5.1 基于光子辅助的 CPS-DSB调制的 FSK信号生成 |
| 5.1.1 引言 |
| 5.1.2 实验原理 |
| 5.1.3 实验结果和讨论 |
| 5.1.4 小结 |
| 5.2 高速MMW5G-FWA技术 |
| 5.2.1 引言 |
| 5.2.2 实验原理 |
| 5.2.3 实验结果和分析 |
| 5.2.4 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文主要的研究成果 |
| 6.2 存在不足与下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 缩略词 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（10）高速量子密钥分发中的光源和数据采集系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 量子保密通信的起源与发展 |
| 1.1.1 量子密钥分发的需求背景 |
| 1.1.2 量子密钥分发的发展历史 |
| 1.2 量子密钥分发中的光源 |
| 1.2.1 BB84协议 |
| 1.2.2 弱相干光源 |
| 1.2.3 激光器的选择 |
| 1.2.4 单激光器与多激光器方案 |
| 1.2.5 激光的腔外调制 |
| 1.3 高速QKD中的电子学系统面临的技术挑战 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第2章 半导体激光器的控制 |
| 2.1 半导体激光器 |
| 2.1.1 半导体激光器的结构 |
| 2.1.2 DFB半导体激光器的发光特性 |
| 2.1.3 QKD中对半导体激光器的控制需求 |
| 2.2 温度控制电路 |
| 2.2.1 热敏电阻和半导体制冷模块 |
| 2.2.2 总体设计与电路结构 |
| 2.2.3 反馈控制系统的环路 |
| 2.2.4 噪声分析 |
| 2.2.5 控温效果测试 |
| 2.3 电流控制电路 |
| 2.3.1 电路结构 |
| 2.3.2 噪声分析 |
| 2.3.3 电流噪声和长漂测试 |
| 2.4 电路板的数字控制系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 半导体激光器的高速调制 |
| 3.1 QKD实验中的光脉冲 |
| 3.1.1 QKD对光脉冲宽度的要求 |
| 3.1.2 QKD对光谱宽度的要求 |
| 3.1.3 光脉冲的产生方式 |
| 3.2 半导体激光器的速率方程与增益开关 |
| 3.2.1 速率方程及其数值仿真 |
| 3.2.2 光脉冲与电脉冲关系测试 |
| 3.3 增益开关电脉冲产生电路 |
| 3.3.1 电路结构 |
| 3.3.2 电路产生的电信号和光信号测试 |
| 3.4 增益开关光脉冲的啁啾 |
| 3.5 脉冲光光谱的压缩 |
| 3.5.1 注入锁定和光滤波器 |
| 3.5.2 光谱压窄效果测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 高速直流耦合脉冲驱动电路 |
| 4.1 电光调制 |
| 4.1.1 电光调制器 |
| 4.1.2 调制器需要的电驱动信号 |
| 4.2 电路结构 |
| 4.2.1 高速串行收发器 |
| 4.2.2 数模转换和波形合成 |
| 4.2.3 直流放大 |
| 4.3 多通道间的相位对齐 |
| 4.3.1 时钟结构 |
| 4.3.2 相位内插器 |
| 4.3.3 波形相位调节与对齐 |
| 4.3.4 一种各个通道的相位自动对齐的方法 |
| 4.3.5 对齐的效果 |
| 4.4 脉冲驱动板的使用和测试 |
| 4.4.1 4个独立电平的调节方式 |
| 4.4.2 增大输出的摆幅 |
| 4.4.3 性能测试 |
| 4.5 输出非浮地的放大电路 |
| 4.5.1 输出浮地的缺点 |
| 4.5.2 一种输出非浮地的直流连接方式 |
| 4.5.3 连接方式的改进 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 单光子探测器信号采集系统 |
| 5.1 需求背景 |
| 5.1.1 QKD中的单光子探测器以及TDC |
| 5.1.2 高速高码率MDI-QKD需要的信号采集系统 |
| 5.2 采集系统的搭建 |
| 5.2.1 数字方案与模拟方案 |
| 5.2.2 高速串行收发器的接收端 |
| 5.2.3 GTX接收器的单端直流接收 |
| 5.2.4 相位调节 |
| 5.2.5 高速收发器级联 |
| 5.2.6 数字逻辑设计 |
| 5.3 性能测试 |
| 5.4 平台升级方案探讨 |
| 5.4.1 接口数量 |
| 5.4.2 接收电路 |
| 5.4.3 数据上传 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
四、400MHzPSK卫星通信调制器的设计（论文参考文献）
- [1]面向未来大容量通信的太赫兹无线通信技术[J]. 雷于露,曹浩一,曾泓鑫,董亚洲,冯伟,丁科森,郝晓林,王正,张雅鑫. 遥测遥控, 2021(06)
- [2]光通信未来10年关键技术挑战[J]. 唐晓军,孙春,赵臻青,周敏,马军棋,周恩宇,王建峰,何慧. 光通信技术, 2021(08)
- [3]相干光通信系统中QPSK调制解调研究与实现[D]. 白佳俊. 西安理工大学, 2021
- [4]卫星激光通信系统信号传输与识别方法研究[D]. 李姗姗. 北京邮电大学, 2021(01)
- [5]光纤时间同步系统中的光学相位控制研究[D]. 林锦平. 北京邮电大学, 2021(01)
- [6]光纤时间同步系统中接收和中继模块的设计与实现[D]. 王友林. 北京邮电大学, 2021(01)
- [7]基于液晶校正的空间光耦合技术研究[D]. 郭弘扬. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2021(08)
- [8]面向模拟光链路的硅基光子调控器件及系统研究[D]. 张强. 浙江大学, 2021(01)
- [9]光电振荡器和光载无线技术的应用研究[D]. 唐宇. 北京交通大学, 2021(02)
- [10]高速量子密钥分发中的光源和数据采集系统研究[D]. 闵浩. 中国科学技术大学, 2021(09)