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摘 要：Radio-over-Fiber系统是基于光纤通信和高频无线电通信的系统，同时具有光纤远距离传输和无线电大带宽传播的优点。本文从当前Radio-over-Fiber系统中存在的几种常用毫米波产生方法的分析入手，指出其存在的不足，提出运用平衡探测技术获取毫米波的方法。该方法可获得高质量的毫米波，为提高系统通讯质量奠定了基础。
关键词：Radio-over-Fiber系统；平衡探测；毫米波
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.15.189
1 引言
Radio-over-Fiber系统即光纤无线电通讯系统，它结合了光钎通讯远距离传输和无线电通讯大带宽的优点，正成为国内外广泛关注的焦点和研究的重点。获得高质量的毫米波是Radio-over-Fiber技术的关键，决定了通讯的质量。本文从目前国内外产生毫米波的几种常用方法分析入手，研究毫米波的产生技术，指出现有技术手段中存在的问题，并提出运用平衡探测技术获得高质量毫米波的方法，为提高Radio-over-Fiber系统的通讯质量奠定了基础。
2 毫米波产生的方法
目前国内外产生毫米波的常用方法有直接调制法、外部调制器调制法、上变频法、光外差法以及光学倍乘法等几种，其各自的原理和优缺点如下：
（1）直接调制法。直接调制法是直接利用半导体激光器或发光二极管将基带信号加载到本振信号上，通过本振信号驱动电流变化来该表光纤输出波的功率，实现毫米波信号的生成和基带信号的传输。采用直接调制法可减少基站设备建设，基站只负责光电检测和收发信号，简单且经济，易于实现。但由于半导体激光器和发光二极管存在驰豫振荡和频谱不稳定，导致所产生的毫米波信号的带宽有限，只能产生40～60GHz 的毫米波，光电元器件和光纤传输的非线性和色散使得该方法只适用于低频系统。
（2）外部调制器调制法。外部调制器调节法，顾名思义就是采用外部光学调制器将射频信号调制到光波上，从而获得信号传输的毫米波的方法。目前常用的外部调制器为Mach - Zehnder 调制器，可实现不同频谱结构信号的调制，产生双边带、单边带和载波抑制等不同的毫米波信号。但用该方法产生的毫米波信号由于受到光纤色散效应、传输速度不同以及码元缩窄效应的影响，不能进行长距离传输或者信号接收灵敏度低、信息数据丢失。
（3）上变频法。上变频法是利用作为副载波的中频信号直接调制光波，在光电转换和带通滤波之后就和获得载有基带信号的毫米波信号。但该方法需要在基站中设置毫米波本振源和混合器，增加了基站设备的复杂程度。
（4）光外差法。光外差法是利用中央基站产生两束存在频率差的激光束，并采用外部调制器将基带信号调制到其中一个光波上，然后由光探测器拍频产生高频率的毫米波。由于拍频的两束激光的不相干，导致产生的毫米波信号会存在相位噪声。因此，要获得高质量的毫米波信号，对光源性能和光电技术的要求很高。
（5）光学倍乘法。光学倍乘法的原理是利用低频信号驱动激光器产生扫频光载波，然后通过周期滤波由光电探测器生产毫米波。该方法的优点在于避免了设备的集中，简化并降低了组网成本。但该方法受到扫频速率和滤波器延时的影响，不易调整到最佳状态，且相位噪音不能抵消，影响毫米波的宽度。
3 基于平衡探测技术产生的毫米波
平衡探测的原理类似于光外差法，但与光外差法不同的是，它利用了两个光电探测器来调制基站产生的两束存在相位差的激光束，使其成为具有相干性的两束光信号，然后经由减法器耦合消去基站产生的两束激光信号的相位噪音，从而获得高质量的毫米波信号。
经两个光电探测器出来后，获得具有相关性的两束光信号为：
然后经减法器耦合得到的毫米波信号为：
当采用平衡探测技术获得毫米波信号时，尽管由于引入了两个光电探测器，可能引入光电元件噪音n1（t）和n2（t），但与光信号的相位噪音相比要小得多。而且通常采用的两光电探测器的类型是一样的，引入的元器件噪音信号也很接近，再经由减法器处理后基本能完全消去引入的这一噪音。
因此，可将平衡探测技术应用于Radio-over-Fiber系统中毫米波信号的获取上，能够有效的抑制信号传输过程中产生的过剩强度噪声，提高系统的信噪比和通讯质量。
4 结束语
毫米波的产生是Radio-over-Fiber系统的关键技术之一，对于系统的通讯质量至关重要。尽管当前国内外有多种方法获得毫米波信号，但都存在着其局限性或不足。本文针对于此，结合平衡探测技术的优势，提出将其应用于毫米波信号的产生技术中，可获得高质量的毫米波信号，为提高Radio-over-Fiber系统的通讯质量奠定了基础。
参考文献：
[1]杜慧舰，方晓惠，白静. RoF系统中毫米波生成技术[J]. 光通信技术，2011，06：54-56.
[2]贾照娜，宁提纲，李晶. ROF系统中毫米波光学生成方法的研究[J]. 光纤与电缆及其应用技术，2011，05：35-38.
作者简介：刘海燕（1983-），女，湖南邵阳人，硕士，讲师，研究方向：新一代光网络系统。
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