王鵬答辯PPT課件

1、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第1頁(yè)/共17頁(yè) 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(chē)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元第2頁(yè)/共17頁(yè)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)，

2、作為超寬帶技術(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)。第3頁(yè)/共17頁(yè)FCC對(duì)于超寬帶的定義根據(jù)根據(jù)FCCFCC的規(guī)定，的規(guī)定，UWBUWB系統(tǒng)的帶寬指限制在系統(tǒng)的帶寬指限制在 和和 之間的部分，其中之間的部分，其中 和和 是比最高輻射功率點(diǎn)是比最高輻射功率點(diǎn)低低10dB10dB的高端頻率點(diǎn)和低端頻率

3、點(diǎn)，如果的高端頻率點(diǎn)和低端頻率點(diǎn)，如果 是指相對(duì)帶寬，如果相對(duì)帶寬是指相對(duì)帶寬，如果相對(duì)帶寬 0.200.20或只要或只要10dB10dB帶寬大于帶寬大于500 MHz500 MHz，就可以稱為，就可以稱為UWBUWB系統(tǒng)。系統(tǒng)。HfLfLfHftfHLtcffff第4頁(yè)/共17頁(yè)利用光纖產(chǎn)生超寬帶脈沖信號(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第5頁(yè)/共17頁(yè)相關(guān)公式及分析220122( )cos( )( )42mD LHAHHc2202(0)42D Lkkc且為整數(shù)2202( )cos42D LHcA點(diǎn)到B點(diǎn)的傳遞函數(shù)表達(dá)

4、式：第6頁(yè)/共17頁(yè) 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；H （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 。第7頁(yè)/共17頁(yè) 仿真波形

5、A點(diǎn)和B點(diǎn)的頻率響應(yīng)分別在 =1590、1550、1510和1 310 nm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=3100000km/s，D=17 ps/(nmkm)，L=25 km。0第8頁(yè)/共17頁(yè) 輸入12.5 Gbit/s偽隨機(jī)比特序列，時(shí)域波形和頻譜特性為下圖所示012345678x 10-900.10.20.30.40.50.60.70.80.91時(shí) 間幅度-2-10123x 1010-3-2-1012頻 率 幅度 ( )H 傳遞函數(shù) 的頻域曲線如圖3-3所示：-5-4-3-2-1012345x 1010-180-160-140-120-10

6、0-80-60-40-200頻 率幅度第9頁(yè)/共17頁(yè)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：051015x 109-120-100-80-60-40-200頻 率幅度012345678x 10-90.150.20.250.30.350.4時(shí) 間信號(hào)( )H第10頁(yè)/共17頁(yè)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。11.11.21.31.41.51.61.71.81.9x 10-90.20.250.3

7、0.350.4X: 1.54e-009Y: 0.2371時(shí) 間幅度 第11頁(yè)/共17頁(yè) 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-2 ns，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。第12頁(yè)/共17頁(yè)利用三極管的雪崩效應(yīng)產(chǎn)

8、生超寬帶脈沖的軟件仿真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。第13頁(yè)/共17頁(yè)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)物電路波形第14頁(yè)/共17頁(yè)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 Zeng FYao J P All-optical microwave mixing andbandpass filtering

9、in a radio-over-fiber linkJ IEEEPhotonics Technology Letters，2005， 17 (4)： 899-901 4Zeng FYao J PAn approach to ultrawideband pulsegeneration and distribution over optical fiber JIEEE Photonics Technology Letters， 2006， 18 (7)：823-825 5Yao J P, Maury G, Guennec Y L,et al.All-opticalsubcarrier frequency conversion using an electroopticphase modulator J. IEEE Photonics TechnologyLetters, 2005,17(11):2 427-2 429. 6Wang J, Yao J P. A tunable phot