调制光信号抗干扰措施分析.doc

1、河南理工大学万方科技学院毕业论文 本科生毕业论文(设计)调制光信号抗干扰措施分析院系名称姓名学号专业指导教师二零一五年五月十七号摘 要调制技术在扩频通信中的应用已日趋广泛.为此,本文在对调制信号的功率谱和自相关特性进入了深入研究,以及对其存在的优势进行深入分析.并重点就不同干信比条件下捕获性能进行了分析.结果表明在一定的条件下光信号调制具有更好的抗干扰能力,为进一步抗干扰技术的研究提供了理论基础。在现在的通信环境中除背景噪声外，通常还存在不容忽视的人为干扰。因此随着光信号调制方式的不断广泛应用，对其抗干扰性的分析尤为重要。目前，国内对光信号调制抗干扰性能的分析，并最终通过仿真进行了验证。为光信

2、号调制接受系统抗干扰技术的研究尊定了基础。关键词：光信号；抗干扰；仿真；通信干扰AbstractModulation technology in the application of spread spectrum communication has increasingly wide. In this paper, the power spectrum and autocorrelation characteristics of modulation signal into the in-depth study, and in-depth analysis of the superiorit

3、y of its existence, And in-depth analysis of the superiority of its existence. And on different conditions of dry letter than capture performance is analyzed. The results show that under certain conditions the light signal modulation has better anti-interference ability, In order to further the anti

4、-jamming technology of research provides a theoretical basis.In todays communication environment in addition to the background noise, Usually there are anthropogenic interference that nots allow to ignore. So with the wide application of optical signal modulation mode of continuously, on the analysi

5、s of its anti-interference performance is particularly important. At present, the domestic light modulation signal anti-jamming performance analysis, and finally verified by simulation. Accepted by optical signal modulation system anti-interference technology research and set the foundation.Key word

6、s: Optical signal; anti-interference; The simulation; Communication interference目 录引 言4第一章 光信号的调制51.1光信号调制的概述51.1.1模拟调制51.1.2数字调制51.1.3声光布拉格调制器71.1.4电吸收MQW调制器71.2光信号调制的基本方法81.2.1辐射源调制81.2.2机电调制91.2.3光电子调制10第二章 调制光信号抗干扰性能效果分析14第三章 调制光信号抗干扰性能措施分析15第四章 调制光信号在抗干扰措施的的应用17参考文献19致 谢20引 言论文研究的主要内容是调制光信号抗干扰措

7、施分析，通过对光信号模拟调制、数字调制等方式的描述，提出光信号调制的基本方法，对调制光信号抗干扰的措施和效果进行了分析，描述了调制光信号在抗干扰措施中的应用。研究光信号的模拟调制、数字调制，总结了光信号调制的基本方法，包括辐射源调制、机电调制、光电子调制等。描述了光信号抗干扰的措施和所能产生的效果，列举了调制光信号在抗干扰措施的具体应用。第一章 光信号的调制1.1光信号调制的概述 光信号的调制方法分为直接调制和间接调制，间接调制又称为外调制。直接调制是光纤通信中简单、经济而又容易实现的调制方式，此时输出光功率的变化能够响应注入电流信号的高速变化，只须通过改变注入电流就可实现光强度调制。1.1.

8、1模拟调制所谓模拟信号的直接调制，就是让LED或LD的注入电流跟随反映语音或图像等模拟莆变化，从而使LED或LD的输出光功率跟随模拟佶号变化，如图1-24所示。1.1.2数字调制数字信号的直接调制原理，根据数字编码后的“1”,“0”码直接调制光信号输出的有、无或光功率的高低。 随着传输速率的不断提高，直接调制带来了输出光脉冲的相位抖动即啁啾效应，使得光纤的色散增加，限制了容量的提高。采用外调制器可以减小啁啾，外调制方式也称间接调制。 间接调制不直接调制光源，而是在光源的输出通路上外加光调制器对光波进行调制，控制光信号的有无，如图1-26所示，此光调制器实际起到一个开关的作用。K面介绍几种常用的

9、外调制器: 电折射调制器电折射调制器的工作原理是利用晶体材料的电光效应。电光效应是指外加电压引起的晶体的非线性效应，当晶体的折射率与外加电场幅度成正比时，称为线性电光效应，即普克尔效应；当晶体的折射率与外加电场的幅度平方成正比变化时，称为克尔效应，电光调制主要采用普克尔效应最基本的电折射调制器是电光相位调制器，它是构成其他类型的调制器如电光幅度、电光强度、电光频率、电光偏振等的基础。电光相位调制器的基本原理框图如图1-27所示。当一个的光波入射到电光调制器00），经过长度为L的外电场作用区后输出光场（Z=L）即已调光波为Jshi（奴+办+A），相位变化因子A0受外电压的控制从而实现相位调制。两

10、个电光相位调制器组合便可构成一个电光强度调制器，因为两个调相光波在输出相互叠加时发生了干涉，当两个光波的相位是同相时光强最大，当两个光波的相位反相时光强最小，从而实现了外加电压控制光强的开和关。 M-Z型调制器M-Z型调制器是由一个Y型分路器、两个相位调制器和Y型合路器组成，其结构如图1-28所示。相位调制器就是上述的电折射调制器。输入光信号被Y型分路器分成完全相同的两部分，两者之一受到相位调制，然后两部分再由Y型合路器耦合起来。按照信号之间的相位差，两路信号在Y型合路器的输出产生相消和相长干涉，在输出就得到了“通”和“断”的信号。 1.1.3声光布拉格调制器声波（主要指超声波）在介质中传播时

11、会引起介质的折射率发生疏密变化。因此受超声波作用的晶体相当于形成了一个布拉格光栅，光栅的条纹间隔等于声波的波长，当光波通过此晶体时，将被晶体中的光栅衍射，衍射出光的强度、频率、相位、方向等随声波场而变化，这种效应称为声光效应。声光布拉格调制器由声光介质、电声换能器、吸声（反射）装置等组成。电压调制信号经过电声换能器转化为超声波，然后加到电光晶体上。电声换能器是利用某些晶体（如石英、LiNbOa）等的压电效应，在外加电场的作用下产生机械振动形成超声波。超声波使声光介质的折射率沿传播方向随时交替变化，当一束平行光束通过它时，由于声光效应产生的光栅使出射光束是一个周期性变化的光波。1.1.4电吸收M

12、QW调制器电吸收MQW调制器不仅具有低的驱动电压和低的啁啾特性，而且还可以与DFB激光器单片集成。多量子阱MQW调制实际上是类似于半导体激光器的结构，对光具有吸收作用。如图1-29所示，通常情况下电吸收MQW调制器对发送波长是透明的，一旦加上反向偏压，吸收波长在向长波长移动的过程中产生光吸收，利用这种效应，在调制区加上零伏到负压之间的调制信号，就能对DFB激光器产生的光输出进行强度调制。1.2光信号调制的基本方法可谓参数光强、振幅、频率、相位、偏振方向传播方向其中包括光信号强度的调制，光信号相位的调制，光信号频率的调制，光信号偏振的调制。以光信号强度的调制为例，这种方法可实现强度调制典型的方法

13、，包括辐射源调制，机电调制，光电子调制。1.2.1辐射源调制LD调制 给LD加上合适的偏置电流就可以实现其直接调制功能。LD芯片的调制频率能够达到10GHz量级。LD调制电流：I(t)IbIm fb(t)LD模拟信号调制：直接用连续的模拟信号（如语音、电视等信号）对光源进行调制。LD数字信号调制：采用脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，PCM），先将连续的模拟信号通过取样、量化和编码，转换成一组二进制脉冲编码，用矩形脉冲的有和无（1码和0码）来表示信号。图8-7 LD调制动画LD模拟调制动画LD数字调制LED调制 与LD相似，给LED加上合适的偏置电流即可实现其直接调制功

14、能。在注入电流较低时，LED的调制带宽主要受LED结电容的限制；而在偏置电流较高时，调制带宽主要由注入有源区的载流子寿命决定。动画LED模拟调制动画LED数字调制LD与LED调制的优点： 可以简单地通过改变注入电流来调制光强，无需配备其他结构复杂、功耗较大的调制器； 体积小、重量轻、结构牢固、不怕震动。LD与LED调制的应用领域：中短距离光电测距、光通信。1.2.2机电调制调制盘: 一种光强度调制器，它可以通过光刻的方法在基板上刻出许多透光和不透光的栅格，也可在金属基体上通过机械加工来获得各种透光和不透光的图形。调制盘的分类：调幅式、调频式、调相式、脉冲编码式。图8-9 几种调制盘示意图调制盘

15、调制: 将调制盘置于光学系统的焦平面上，位于光电探测器之前。当目标像与调制盘之间有相对运动时，调制盘的透光与不透光栅格切割像点，使得通过调制盘的辐射能量变成断续输出，光电探测器接收到的是被调制后的周期性光强度信号。调制盘调制的优点：结构简单、易于实现。调制盘调制的缺点：调制频率不高，一般上限约为10kHz。调制盘调制的应用：红外被动制导系统、红外跟踪系统、激光波束制导系统等。调制盘调制的作用： 抑制光源波动和探测系统内部电子噪声的影响； 对信号进行空间滤波，抑制目标的背景噪声； 提供目标的空间方位信息。光栅莫尔条纹:将两块光栅叠加在一起，并使它们的栅线有一小的交角。当光栅对之间有一相对运动时，就会形成一组垂直于光栅运动方向的明暗相间的条纹运动，这种移动的条纹称为光栅莫尔条纹。 光栅莫尔条纹调制:当两光栅沿着垂直于栅线的方向相对移动时，莫尔条纹将沿着平行于栅线的方向移动。如果在光栅后某一点观察，可看到随着光栅的移动，该点的亮度作明暗