《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)費支出研究背景及創(chuàng)新點FCC對超寬帶的定義利用光纖產(chǎn)生超寬帶脈沖信號原理圖相關(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現(xiàn)主要參考文獻結(jié)束及致謝logo經(jīng)費支出學(xué)生論文發(fā)表費用1300元（版面費+審稿費）參考書籍、軟件等費用350元實驗耗材及制作印刷電路板等相關(guān)費用520元元器件200元調(diào)研差旅費（車船費、住宿費等）350元查閱資料、復(fù)印費200元市內(nèi)交通費100元共計：3020元研究背景及創(chuàng)新點超寬帶技術(shù)是近年來無線通信技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點，作為超

2、寬帶技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)-超寬帶脈沖信號的產(chǎn)生技術(shù)是本課題重點研究，它對利用超寬帶進行通信和探測具有關(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)生信號中。人們一般認為光纖色散對單模光纖帶來的總是負作用，而通過對單模光纖與相位調(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。這也正是此次課題的創(chuàng)新點。FCC對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低10dB的高端頻率點和低端頻率點，如果是指相對帶寬，如果相對帶寬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、號原理圖偽隨機序列發(fā)生器高斯脈沖發(fā)生器相位調(diào)制器光電檢測器連續(xù)波長激光器AB光纖天線CWLPMPDSMFGPG相關(guān)公式及分析A點到B點的傳遞函數(shù)表達式：Am表示由光纖和調(diào)制器引起的損耗；第一式中第2項反映了累積色散效應(yīng)對系統(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表示使用光纖的長度，為光載波中心波長，為調(diào)制信號的角頻率；H1（w）和H2（w）分別代表調(diào)制器和檢測器的頻率響應(yīng)。觀察上式可以發(fā)現(xiàn)，由于余弦項的作用，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，則當(dāng)k為奇數(shù)時,H（w）達到峰值;當(dāng)k為偶數(shù)時,達到最小值。但調(diào)制器和光電檢測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點到B點間的頻率響應(yīng)的決定因素。仿真波形A點和B點的頻率響應(yīng)分別在=1590、1550、1510和1310nm的數(shù)值結(jié)果繪于上圖。不同的波長對應(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偽隨機比特序列，時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：偽隨機序列經(jīng)過后的到得脈沖信號，其頻域波形和時域波形分別如下：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平臺下進行仿真，結(jié)果顯示產(chǎn)生信號的

5、時寬小于90ps，帶寬性能遠高于其他電路設(shè)計超寬帶脈沖，產(chǎn)生信號波形滿足FCC的UWB波形模板要求。產(chǎn)生超寬帶脈沖信號的電路方法及其各自的優(yōu)缺點產(chǎn)生超寬帶脈沖有三種比較成熟電路元件實現(xiàn)方法即利用階躍恢復(fù)二極管的特性產(chǎn)生皮秒級超寬帶窄脈沖，利用隧道二極管的隧道特性產(chǎn)生皮秒級超寬帶窄脈沖以及利用三極管的雪崩特性產(chǎn)生納秒級的超寬帶窄脈沖。雖然隧道二極管和階躍恢復(fù)二極管所產(chǎn)生的脈沖，上升時間可以達到幾十到幾百皮秒，但其幅度較小，一般為幾百毫伏的量級。而雪崩晶體管產(chǎn)生的脈沖，上升時間可以達l-2ns，輸出脈沖幅度可以達到伏級。因此雪崩晶體管產(chǎn)生的超寬帶脈沖更具實際意義。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現(xiàn)DXP中PCB布圖結(jié)果制作的實物圖實物電路波形主要參考文獻[1]葛利嘉，曾凡鑫．超寬帶無線通信．北京：國防工業(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