光载超宽带技术因兼具超宽带信号大带宽、传输速率高等优点和光纤传输的远距离传输、损耗小等优势而在近年来备受关注。文章提出一种基于微波光子技术产生超宽带(UWB)信号的系统, 该方案基于非线性PM-IM转换, 产生一阶超宽带信号, 然后又用平衡光电探测器(BPD)和光延迟线构建延迟线滤波器对其进行一阶差分, 产生了符合美国联邦通信委员会(FCC)掩膜要求的二阶超宽带信号。系统最终产生的二阶超宽带信号的频谱具有大约5.4GHz的中心频率和4.3GHz的10dB带宽。另外, 还提出了一种基于直接序列-二进制相移键控调制(DS-BPSK), 并使用卷积编码进行信道编码, 然后使用啁啾布拉格光栅对信号进行色散补偿的信号处理技术。通过Opti-system软件进行仿真验证, 在前向纠错门限为3.8×10-3时, 接收机灵敏度提升了约5.5dBm, 有效降低了误码率, 提升了光载超宽带系统的传输性能。

针对采用超宽带 (UWB)信号进行测距定位的无线协同定位网络, 建立目标节点信号发射功率与网络均方位置误差下限的函数关系模型。在目标节点发射总功率受限的情况下, 基于 Stackelberg模型, 结合粒子群算法, 对目标节点的发射功率进行优化分配。仿真表明, 提出的功率优化分配方案相比功率平均分配方案, 使网络均方位置误差下限降低了 3%, 实现网络定位精确度的提高。

为产生全光域UWB(超宽带)一阶和二阶信号, 降低光载UWB系统成本, 提出了一种基于偏振调制同时光生一阶和二阶UWB信号的方法。将两路极性相反的高斯脉冲信号通过PolM(偏振调制器)相位调制到偏振态正交的两个光载波上, 利用PMF(保偏光纤)引入适当的群延时, 生成一阶UWB信号。通过PC(偏振控制器)控制输入光信号与PMF主轴所成的角度, 产生一对极性相反的一阶UWB信号, 并对其中一路进行适当的延时, 合成后即可生成二阶UWB信号。所得一阶UWB信号的中心频率为5.36 GHz, -10 dB绝对带宽为8.96 GHz, 相对带宽为167%; 二阶UWB信号的中心频率为5.83 GHz, -10 dB绝对带宽为7.36 GHz, 相对带宽为126%, 均满足FCC(美国联邦通信委员会)标准。分析了偏振调制中时延对生成的UWB信号性能的影响。结果表明, 当偏振调制中引入的时延τ=TFWHM时, 生成的二阶UWB信号更符合FCC要求。

为了实现UWB(超宽带)光纤技术的多用户接入, 提出了基于PM-IM(相位调制-强度调制)转换以及多路鉴频实现三阶UWB脉冲的BPSK (二进制相移键控)编码方案, 分析了其工作原理并采用光子模拟软件进行了仿真。得到了不同的BPSK编码序列, 其频谱中心频率为6.7 GHz, 相对带宽为104.5%, 符合FCC (美国联邦通信委员会)对于UWB信号的规定。分析了高斯脉冲宽度和光功率对仿真结果的影响, 发现高斯脉冲宽度为0.5 bit时所得信号频谱最为理想, 当光源功率小于26 dBm时, PSD(功率谱密度)符合FCC规定, 为实现多用户接入的编码提供了一种新方案。

提出了一种利用SOA(半导体光放大器)的增益饱和效应及XGM(交叉增益调制)效应同时产生二阶及三阶UWB(超宽带)信号的方案，分析了其工作原理，并采用光子模拟软件进行了仿真实验，得到了中心频率为6 GHz、相对带宽为143%的二阶信号和中心频率为8 GHz、相对带宽为120%的三阶信号，两者均符合FCC(美国联邦通信委员会)对UWB信号的规定。同时，还分析了输入脉冲信号宽度、探测光及泵浦光功率对生成的UWB信号的影响。

提出并验证了一种基于光学方法产生编码超宽带(UWB)信号的多用户通信系统，在发射端通过光纤直接传输用光学方法生成的UWB信号，在接收端对编码UWB信号进行相关运算，同时完成用户信息和数据信息的判决。系统具有简单扩容、易于接收、远距传输、可调谐性等优点。设计制作的多信道光纤光栅滤波器和色散光纤组合成的鉴频器是系统的核心器件。传输的信号用不同的码片组合来区分各个用户，系统只需调节激光波长来实现用户切换，产生了不同用户的光生编码UWB信号，并恢复出不同用户的信息，实现了多用户通信全过程。

利用非线性光学环镜（NOLM），提出了一种基于半导体光放大器（SOA）的交叉相位调制（XPM）效应生成超宽带（UWB）信号的方法，设计了系统结构，并进行了仿真实验，得到了中心频率约为6.7GHz、相对带宽约为161%的UWB信号，该信号符合美国联邦通信委员会（FCC)标准，从而验证了该方法的可行性。另外，所生成的UWB信号的中心频率及带宽还具有可调性。

提出了一种基于色散位移光纤(DSF)的交叉相位调制(XPM)效应的超宽带(UWB)光学生成方法。该方法首先利用DSF的XPM效应实现高功率的高斯泵浦光对低功率的直流探测光的交叉相位调制, 然后利用光纤布拉格光栅(FBG)对探测光进行鉴频, 实现相位调制到强度调制的转换, 从而获得单周期UWB信号。利用光子仿真软件对方案进行了仿真实验, 得到了中心频率分别为7GHz和6.95GHz、相对带宽分别为143%和145%的UWB信号, 验证了所提方法的可行性。同时, 研究了输入信号脉冲宽度、FBG的反射率、鉴频器的类型对产生的单周期UWB脉冲信号波形和频谱的影响。仿真实验的结果表明, 该方案对输入信号脉冲宽度不是过宽的情况下具有良好的容忍度, 光学高斯带通滤波器、波分复用器和FBG等光滤波器均可作为鉴频器, 采用FBG优点是可通过改变反射率灵活地调整产生的UWB脉冲信号的波形。

提出了一种基于三波长注入法布里珀罗型激光二极管(FP-LD)产生超宽带(UWB)信号的方案。在FP-LD不同激射模式中注入一路信号光和两路直流探测光，实现多波长变换并得到两路反码输出和一路正码输出；再通过光纤进行色散走离，使不同波长信号之间产生时延，形成UWB脉冲，最后经过光电转换产生UWB信号。对所提出的UWB信号产生方案的原理进行分析，并对UWB信号的波形以及频谱特性进行了实验研究。在此基础上，进行了1.25 Gb/s非归零码(NRZ)信号注入FP-LD产生差分编码UWB信号的实验。实验产生的UWB脉冲信号半峰全宽最小为83.3 ps，10 dB谱宽约为4.6 GHz，其频宽比为107%。