基于光外差技术的ROF系统传输特性研究﹡

税奇军， 唐炳华

（四川文理学院物理与工程技术系，四川 达州 635000）

0 引言

随着通信技术的迅猛发展，宽带化己成为无线通信的发展趋势。光纤无线电(Radio over Fiber)技术结合无线通信技术与光纤通信技术的特点，可以实现远传输距离和无线通信宽带化的需求[1-6]。ROF系统中光外差技术直接利用光电探测器对两列相干光进行外差得到毫米波信号，该系统成本低、结构简单容易实现。因此研究信号在采用光外差技术的ROF系统中的传输是非常必要的[7]。

1 理论分析

基于光外差技术的ROF系统工作原理图如图1所示[8]。主、从激光器通过耦合器送入调制器，基带信号通过强度调制器加载到光信号上面送入光纤进行传输，在接收端利用光电探测器对光信号差频得到所需要的毫米波信号。

图1 光外差技术工作原理图

主激光器和从激光器经过耦合器之后的输出为：

将基带信号加载到调制器之后的输出为：

R(t)为基带信号。在接收端光电探测器上接收到的电信号为：

由式（3）可以发现在接收端能够产生频率为f2-f1的毫米波信号。

2 仿真分析

根据以上的理论分析，对基于光外差技术的ROF系统进行仿真。光纤长度为10 km时，主、从激光器的频率差为20 GHz，在接收端接收到的毫米波信号的频谱如图2所示，在主、从激光器的频率差为40 GHz时，在接收端接收到的毫米波信号的频谱如图3所示，在主、从激光器的频率差为60 GHz时，在接收端接收到的毫米波信号的频谱如图4所示，通过对系统的仿真分析可以发现采用光外差技术能产生毫米波信号，和理论分析一致。

图5为光纤长度为5 km时，主、从激光器的频率差为20 GHz，在接收端接收到的毫米波信号的频谱图，图6为光纤长度为15 km时，主、从激光器的频率差为20 GHz，在接收端接收到的毫米波信号的频谱图。由图2、图5、图6可以发现在主、从激光器频率差不变的情况下，随着光纤的距离增加，接收端产生的毫米波信号的功率越来越低，并且受到噪声的干扰越来越大。

图2 Δf=20 GHz时接收端接收到的毫米波信号的频谱

图3 Δf=40 GHz时接收端接收到的毫米波信号的频谱

图4 Δf=60 GHz时接收端接收到的毫米波信号的频谱

图5 光纤长度为5 km时接收端接收到的毫米波信号的频谱

图6 光纤长度为15 km时接收端接收到的毫米波信号的频谱

3 结语

在基于光外差技术的ROF系统中，分析了在发射端主、从激光器频率不同的情况下，光纤长度为10 km时在接收端产生的毫米波信号频谱。并保持发射端主、从激光器的频率差不变，随着光纤长度的变化，接收端产生的毫米波信号的变化。仿真分析表明在发射端随着主、从激光器的频率差变化，在接收端产生的毫米波信号也随之变化；随着光纤长度的变化，接收端产生的毫米波信号功率也随之变化。

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