1 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
2 重庆邮电大学智能通信与网络安全研究院，重庆 400065
本文针对宽带多载波微波光子链路（MPL）中产生的带内三阶交调失真（IMD3）和带外互调失真（XMD），给出了相应的非线性失真模型，然后基于失真模型中的XMD和IMD3信号与基频信号符号相反的特性来获取具有闭式解的代价函数，从而在快速自适应获取最优线性化系数的同时完成对XMD和IMD3的补偿。与现有的XMD和IMD3补偿方法相比，该方法无需系统和信号的先验参数，无需复杂的训练和迭代优化过程，实用性更好。仿真结果表明，在基于马赫-曾德尔调制器的MPL中传输多音信号时，链路中产生的XMD和IMD3分别被抑制了35 dB和29 dB以上；此外，当传输多载波正交频分复用信号时，信号的误差矢量幅值从8.1%优化到了2.2%。
微波光子学 数字线性化 三阶交调失真 互调失真 光学学报
2024, 44(12): 1207001
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
微波光子信道化链路的线性度主要受信道内的交调失真和信道间的互调失真的限制。本文提出了一种基于数字域迭代的非线性失真补偿方法，对各个信道输出的中频信号在数字域进行联合处理，通过迭代不断逼近线性化的理想结果，能够同时有效抑制信道化链路中的交调失真和互调失真。仿真结果表明，在参数无偏差的情况下，该方法可以完全抑制信道内的交调失真和信道间的互调失真；在参数偏差为5%的情况下，仍可以将三阶交调失真和互调失真分别抑制15 dB和16 dB。
傅里叶光学与信号处理 交调失真 互调失真 微波光子 数字信号处理 光学学报
2023, 43(13): 1307001
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Institute of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
The analog photonics link (APL) is widely used in microwave photonics. However, in wideband and multi-carrier systems, the third inter-modulation distortion (IMD3) and cross-modulation distortion (XMD) will jointly limit the spurious-free dynamic range (SFDR) of links. In this paper, we experimentally present a linearized wideband and multi-carrier APL, in which the IMD3 and XMD are mitigated simultaneously by using artificial neural networks with transfer learning (TL-ANN). In this experiment, with different artificial neural networks, which are trained with the knowledge obtained from the two- or three-sub-carrier system, the IMD3 and XMD are suppressed by 21.71 dB and 11.11 dB or 22.38 dB and 16.73 dB, and the SFDR is improved by 13.4 dB or 14.3 dB, respectively. Meanwhile, compared with previous studies, this method could reduce the training time and training epochs to 16% and 25%.
analog photonics link modulation distortion artificial neural networks transfer learning Chinese Optics Letters
2021, 19(11): 113901
西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
通过抑制微波光子链路中的非线性失真因子可以提高MPL的带宽和无杂散动态范围(SFDR)。提出了一种基于双电极马赫-曾德尔调制器和平衡探测的线性化方案,该方案结合了相位控制,优化偏置电压以及平衡探测技术,理论分析结果显示,系统可消除二阶谐波失真(HD2),抑制三阶交调失真(IMD3)和五阶交调失真(IMD5)。利用OptiSystem软件进行了仿真分析,结果显示:二阶交调失真和HD2被完全消除,IMD3和IMD5被抑制在基底噪声以下,其中,IMD3被抑制约45.76 dB,三阶SFDR达到114 dB·Hz 2/3,五阶SFDR达到137.97 dB·Hz 4/5。
探测器 平衡探测 线性化方法 三阶交调失真 二阶交调失真 二阶谐波失真 光学学报
2019, 39(11): 1104001
华侨大学信息科学与工程学院福建省光传输与变换重点实验室，福建 厦门 361021
数字闭环光纤陀螺仪测量角速度时，采用方波调制引起的各种失真会对输出结果产生影响。基于傅里叶级数建立包含失真噪声的闭环光纤陀螺方波调制、解调信号模型，对各种调制失真引起的输出误差进行了仿真分析，并提出一种双极型归零脉冲方波解调方法，用于消除方波调制闭环光纤陀螺仪的输出信号误差。仿真结果表明：采用常规方波解调时，调制信号的相位失真、方波脉宽失真、谐波失真以及梳状噪声脉冲对光纤陀螺仪输出有很大影响，测量角速度相对误差可达1%量级。采用双极型归零脉冲方波解调时，上述调制失真的影响都得到有效的减小，陀螺仪测量角速度相对误差只有0.1%量级，降低了一个数量级，说明文中提出的双极型归零脉冲方波解调方法对提高闭环陀螺的测量精度和稳定性有重要意义。
闭环光纤陀螺 方波调制 调制失真 双极型归零脉冲方波 closed-loop FOG square-wave modulation modulation distortion bipolar return to zero pulse of square-wave 红外与激光工程
2015, 44(12): 3755
1 空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
2 中国空间技术研究院西安分院，空间微波技术重点实验室, 陕西 西安 710000
考虑到星间微波光子链路传输损耗大且多路微波信号之间交调干扰严重，利用前置光放大来提高链路的信号噪声失真比RSNDR。建立了两路输入前置光放大星间微波光子链路模型，推导出了RSNDR的解析表达式。通过优化马赫曾德尔调制器的直流偏置相移，使得在给定输入射频信号功率条件下RSNDR最大，并进一步分析了前置光放大器参数对最优直流偏置相移和RSNDR的影响。仿真结果表明，前置光放大改变了影响RSNDR的主要因素，使信号放大的倍数大于噪声和三阶交调（IM3）放大的倍数，从而提高了链路的RSNDR。当前置光放大器增益为20 dB、噪声系数为3 dB时，最优的RSNDR比不加前置光放大器时提高24 dB。前置光放大器增益和噪声系数对最优的RSNDR影响很大，而对最优的直流偏置相移几乎无影响。
光通信 星间微波光子链路 前置光放大器 信号噪声失真比 交调失真
1 空军工程大学电讯工程学院, 陕西 西安 710077
2 空间微波技术国防科技重点实验室, 陕西 西安 710000
马赫曾德尔调制器的非线性会严重恶化星上微波光子系统的性能。建立了包括光源、马赫曾德尔调制器和光电探测器的双音调制理论模型，利用傅里叶级数展开、傅里叶变换和Gegenbauer加法定理，推导出了调制器非线性失真的严格通用解析解。根据该解析解，可精确地预计不同调制方式下星上微波光子系统的非线性失真，优化系统性能。分析结果表明，双边带和单边带调制条件下，将调制器输出信号保留至二次谐波能较好地近似计算三阶交调失真比和三阶交调截点，三阶交调失真比随调制系数的增大先增大后减小。当调制系数小于1.4674时，单边带调制三阶交调失真比至少比双边带调制小6 dB，适合于星上微波光子系统的应用。
光通信 马赫曾德尔调制器 双边带调制 单边带调制 交调失真
针对单极型马赫曾德尔电光调制器在Radio over Fiber (RoF)和副载波复用系统中的应用,讨论了输入两路射频信号的情形,给出了电光调制器互调失真的严格通用解析解。该解析解可用于表示任意阶的互调失真项和谐波项。数值结果表明了该解析解的正确性。分析结果表明,调制器的三阶互调失真与调制器偏置相移无关,只与输入射频信号的调制系数有关,并且当外加偏置电压等于调制器的半波电压时,只存在偶数阶的失真项。根据该解析解,可方便地设计模拟光通信系统,精确地预计外调制器的非线性特征,优化系统性能。
光通信 马赫曾德尔调制器 互调失真 非线性
