일관된 광파 통신 시스템이란?

직접 감지를 통한 강도 변조 란 무엇입니까?

현재 광섬유 광파 통신 시스템은 전기 비트 스트림이 광 캐리어의 강도를 변조하는 데 사용되는 간단한 디지털 전송 방식을 기반으로하며,광 신호는 포토 다이오드에서 직접 감지되어 전기 영역에서 원래의 디지털 신호로 변환됩니다.

이러한 방식은 직접 감지(메신저/디디)와 강도 변조라고합니다.

응집성 광통신은 무엇입니까?

에 대비하도조절 직접 검색(IM/DD),많은 다른 구조,잘 알려진의 컨텍스트에서는 라디오와 마이크로웨이브 통신 시스템,정보를 전송하여 주파수 변조 또는 단계의 광사 및 감지 전송 신호를 사용하여 homodyne 거나 또는 주파수 변환 탐지 기술입니다.

광 캐리어의 위상 일관성은 이러한 계획의 구현에 중요한 역할을하기 때문에,이를 코 히어 런트 통신 기술이라고하며,이를 기반으로하는 광섬유 통신 시스템을 코 히어 런트 광파 시스템이라고합니다.

1980 년대에 일관된 의사 소통 기술이 탐구되었으며 많은 현장 실험이 1990 년까지 타당성을 확립했습니다.

우리는 왜 응집성 광파 체계를 필요로 합니까?

일관된 의사 소통 기술을 사용하는 동기는 두 가지입니다.

이러한 개선은 동일한 양의 송신기 전력에 대해 훨씬 더 긴 전송 거리(최대 1.55 음 근처의 추가 100 킬로미터)를 허용합니다.

2)응집성 탐지의 사용은 섬유 대역폭의 능률적인 사용을 허용합니다. 많은 채널이 동일한 광섬유를 통해 동시에 전송될 수 있습니다.

코 히어 런트 광파 시스템의 기본 개념

1. 로컬 오실레이터

코 히어 런트 광파 시스템의 기본 아이디어는 수신 된 신호를 광 검출기에 입사하기 전에 연속파 광장과 일관되게 혼합하는 것입니다(아래 그림 1 참조).

연속파 필드는 라디오 및 마이크로 웨이브 문헌에서 빌린 용어 인 로컬 발진기(소호)라고 불리는 좁은 선폭 레이저를 사용하여 수신기에서 로컬로 생성됩니다.

로컬 오실레이터와 수신된 신호의 혼합이 수신기 성능을 어떻게 향상시킬 수 있는지 알아보려면

(방정식)로 복잡한 표기법을 사용하여 광 신호를 작성해 보겠습니다 1.1)

진폭과 마찬가지로 반송파 주파수는 반송파 주파수이고,반송파 주파수는 반송파 주파수입니다.

로컬 오실레이터와 관련된 광학 필드는 유사한 표현,

(수학식 1.2)

두 필드가 동일하게 편광되어 있다고 가정하면 스칼라 표기법이 사용됩니다(편광-불일치 문제는 나중에 논의 될 수 있음).

광 검출기는 광 강도에 반응하기 때문에,광 검출기에서 입사하는 광 전력은

피=케이|엘로|2

에 의해 주어진다.

식 사용. (1.1 과 1.2),우리는

(방정식 1.3)

여기서

(방정식 1.4)

주파수

중간 주파수(경우)로 알려져 있습니다.

경우 ω0≠wLO,광 신호 복조 두 단계에서,캐리어 주파수가 첫 번째로 변환하는 중간 주파수 vIF(일반적으로 0.1-5GHz)하기 전에 신호를 변조하는 기저대역.

항상 중간 주파수를 사용할 필요는 없습니다. 사실,두 가지 다른 코 히어 런트 감지 기술 중에서 선택할 수 있습니다. 이들은 호모 다인 및 헤테로 다인 검출 기술로 알려져 있습니다.

2. 호모다인 검출

이 코히어런트 검출 기술에서,로컬-오실레이터 주파수는 신호-반송파 주파수와 일치하도록 선택된다.광전 전류는 광전 전류가 검출기 반응성을 나타내므로,광전 전류는 검출기 반응성을 나타내고,광전 전류는 검출기 반응성을 나타내고,광전 전류는 검출기 반응성을 나타내고,광전 전류는 검출기 반응성을 나타내고,광전 전류는 검출기 반응성을 나타내고,광전 전류는 검출기 반응성을 나타내고,광전 전류는 검출기 반응성을 나타내고,광전 전류는 검출기 반응성을 나타내고,광전 전류는 검출기 반응성을 나타낸다.5)

일반적으로,PLO>>Ps,and Ps+PLO≈PLO.

수학식 1.5 의 마지막 항은 전송된 정보를 포함하고 결정 회로에 의해 사용된다. 로컬 오실레이터 위상이 신호 위상에 잠겨있는 경우를 고려하십시오. 그런 다음 호모 다인 신호는

(방정식 1.6)

호모 다인 검출의 장점

호모 다인 검출의 주요 이점은 방정식 1 에서 분명합니다.6 우리는 직접 감지 케이스의 신호 전류가 주어진 것을주의하는 경우. 평균 광 출력을로 표시하면 호모 다인 검출을 사용하면 평균 전력이의 배수로 증가합니다.

보다 훨씬 크게 만들 수 있기 때문에 전력 향상은 20 데시벨을 초과 할 수 있습니다. 샷 노이즈도 향상되지만 호모다인 검출은 신호 대 잡음비를 크게 향상 시킨다는 것을 보여줍니다.

코 히어 런트 검출의 또 다른 이점은 방정식 1.5 로부터 명백하다. 이 방정식의 마지막 항은 신호 위상을 명시 적으로 포함하기 때문에 광학 캐리어의 위상 또는 주파수를 변조하여 정보를 전송할 수 있습니다. 직접 감지는 신호 위상에 대한 모든 정보가 손실되므로 위상 또는 주파수 변조를 허용하지 않습니다.

호모다인 검출의 단점

호모다인 검출의 단점은 또한 그 위상 감도에서 비롯된다. 방정식 1.5 의 마지막 항은 로컬-오실레이터 위상을 포함하기 때문에 명시 적으로 명확하게 제어되어야합니다.

상,Φs 및 ΦLO 유지해야한 일정을 제외하고 의도적인 변조의 Φs. 실제로,2009 년과 2009 년 모두 무작위 방식으로 시간이 지남에 따라 변동합니다. 그러나,이들의 차이는 광학 위상 고정 루프를 통해 거의 일정하게 유지되도록 강제 될 수 있습니다.

이러한 루프의 구현은 간단하지 않고 광학 호모 다인 수신기의 설계를 매우 복잡하게 만든다. 또한,송신기 및 로컬 발진기 주파수의 매칭 두 광 소스에 엄격한 요구 사항을 둔다. 이러한 문제는 다음에 논의 된 바와 같이 헤테로 다인 검출을 사용하여 극복 할 수 있습니다.

3. 헤테로다인 검출

헤테로다인 검출의 경우,로컬-오실레이터 주파수는 신호-반송파 주파수와 다르도록 선택되어 중간 주파수가 마이크로파 영역에 있도록 선택된다. 방정식 1.3 을 함께 사용하면 광전류가

(방정식 1.7)

실제로 직류용어는 거의 일정하며 대역 통과 필터를 사용하여 쉽게 제거 할 수 있습니다. 헤테로 다인 신호는 식 1.7 에서 교류 전류(교류)항 또는

(식 1.8)

호모 다인 검출의 경우와 유사하게,정보는 광 캐리어의 진폭,위상 또는 주파수 변조를 통해 전송 될 수있다. 더 중요한 것은,로컬 오실레이터는 여전히 큰 요인에 의해 수신 된 신호를 증폭시켜,이를 개선.그러나,호모다인 사례에 비해 2 배(또는 3 배)가 더 낮다. 이 감소는 헤테로 다인 검출 페널티라고합니다.

3 데시벨 페널티의 원점은 신호 전력(전류의 제곱에 비례)을 고려하여 알 수 있습니다. 8776>이 중간 주파수에서 전체 사이클에서 평균화 될 때 평균 신호 전력은 2 의 배수로 감소합니다.

헤테로 다인 검출의 장점

3 데비 페널티를 희생시키면서 얻은 이점은 광학 위상 고정 루프가 더 이상 필요하지 않기 때문에 수신기 설계가 상당히 단순화된다는 것입니다.

두 광원 모두에 대해 선폭이 좁은 반도체 레이저를 사용하여 제어가 필요하다. 그러나 비동기 복조 체계를 사용할 때는 선폭 요구 사항이 매우 적당합니다. 이 기능은 헤테로 다인 검출 방식을 일관된 광파 시스템에서의 실제 구현에 매우 적합하게 만듭니다.

4. 신호 대 잡음비

광파 시스템에 대한 코 히어 런트 검출의 이점은 수신기 전류의 감지를 고려하여 더 정량적으로 만들 수 있습니다.

수신기 전류는 샷 노이즈 및 열 노이즈 때문에 변동합니다. 현재 변동의 분산은

(방정식 1.9)

여기서

(방정식 1.10)

화학식 1.10 의 전류는 검출기에서 생성 된 총 광전류이며 호모 다인 또는 헤테로 다인 검출이 사용되는지 여부에 따라 수학식 1.5 또는 1.7 에 의해 주어진다. 방정식 1.10 에서 두 경우 모두 지배적 인 항으로 대체 될 수 있습니다.

는 평균 신호 전력을 평균 노이즈 전력으로 나눔으로써 얻어진다. 헤테로 다인의 경우

(수학식 1)에 의해 주어진다.11)

에 homodyne 경우,SNR 큰 요인에 의하여 2 고 가정하는 경우 Φs=ΦLO 에서 방정식 1.5.

코 히어 런트 검출의 주요 이점은 방정식 1.11 에서 볼 수 있습니다. 로컬 오실레이터 파워 플로는 수신기에서 제어 할 수 있기 때문에 수신기 노이즈가 샷 노이즈에 의해 지배 될만큼 충분히 크게 만들 수 있습니다. 보다 구체적으로,

(방정식 1.12)

동일한 조건 하에서,샷 노이즈에 대한 암전류 기여도는 무시할 수 있다. 그런 다음

(방정식 1.13)

이 방법은 다음과 같습니다.

코 히어 런트 감지를 사용하면 성능이 일반적으로 열 잡음에 의해 제한되는 피-아이-엔 수신기에 대해서도 샷-노이즈 제한을 달성 할 수 있습니다. 또한,눈사태 포토다이오드 수신기의 경우와 달리,이 제한은 과도한 샷 노이즈를 추가하지 않고 실현된다.

는 단일 비트 내에서 수신 된 광자 수,순자산 순자산 순자산 순자산 순자산을 표현하는 데 유용합니다. 신호 전력은와 관련이 있습니다. 일반적으로 Δf≈B/2. 식 1.13 에서과의 값을 사용하여

(식 1.14)

호모 다인 검출의 경우,호모 다인 검출은 2 의 배수로 더 크고,호모 다인 검출은 4 에 의해 주어진다. 더 많은 토론에 관한 의존성의 BER 에 SNR 는 방법을 보여줍니다 수신 감도가 향상된 사용에 의해의 일관성을 탐지합니다.

변조 형식

앞서 말했듯이,코 히어 런트 검출 기술을 사용하는 중요한 이점은 수신 된 광 신호의 진폭과 위상을 모두 검출하고 측정 할 수 있다는 것입니다. 이 기능은 광학 캐리어의 진폭 또는 위상 또는 주파수를 변조하여 정보를 전송할 수있는 가능성을 열어줍니다.

디지털 통신 시스템의 경우,세 가지 가능성은 진폭 시프트 키잉(요청),위상 시프트 키잉(프 스크)및 주파수 시프트 키잉(프 스크)으로 알려진 세 가지 변조 형식을 발생시킵니다.

아래 그림 2 는 특정 비트 패턴에 대한 세 가지 변조 형식을 개략적으로 보여줍니다.

1. 질문 형식

광 신호와 관련된 전기장은

(수학식 2.1)

의 경우 질문 형식,진폭은 변조되는 반면,진폭은 변조됩니다. 이진 디지털 변조의 경우 1 비트 또는 0 비트가 전송되는지 여부에 따라 각 비트 기간 동안 두 개의 고정 값 중 하나를 사용합니다.

대부분의 실제 상황에서 0 비트의 전송 중에 0 으로 설정됩니다. 이 프로그램은 모듈식 구조,유연한 구조,그리고 외부 데이터 베이스와는 독립적으로 구동할 수 있도록 설계되었습니다.

코 히어 런트 시스템 요청의 구현은 한 가지 중요한 측면에서 직접 감지 시스템의 경우와 다릅니다. 직접 검출 시스템에 대한 광학 비트 스트림은 발광 다이오드 또는 반도체 레이저를 직접 변조함으로써 생성 될 수 있지만,외부 변조는 코 히어 런트 통신 시스템에 필요하다.

이러한 필요성의 이유는 반도체 레이저에 적용되는 전류를 변조함으로써 진폭(또는 전력)이 변경 될 때 변함없이 발생하는 위상 변화와 관련이 있습니다. 이러한 의도하지 않은 위상 변화는 검출기에 의해 보이지 않으며(검출기는 광 파워에만 반응하기 때문에)짹짹 유도 전력 패널티를 제외하고는 주요 관심사가 아닙니다.

검출기 응답이 수신 된 신호의 위상에 의존하는 코 히어 런트 시스템의 경우 상황은 완전히 다릅니다. 코 히어 런트 시스템에 대한 요청 형식을 구현하려면 위상 2 가 거의 일정하게 유지되어야합니다. 이는 반도체 레이저를 일정한 전류로 연속적으로 작동시키고 외부 변조기를 사용하여 출력을 변조함으로써 달성됩니다.

모든 외부 변조기에는 약간의 삽입 손실이 있기 때문에 외부 변조기를 사용할 때마다 전력 패널티가 발생합니다.

일반적으로 사용되는 외부 변조기는 링보 3 도파관을 마하-젠더 구성에서 사용한다. 외부 변조기의 성능은 온-오프 비율(소멸 비율이라고도 함)과 변조 대역폭을 통해 정량화됩니다. 린보 3 변조기는 20 을 초과하는 온-오프 비율을 제공하며 최대 75 기가 헤르쯔의 속도로 변조 될 수 있습니다. 구동 전압 일반적으로 5 볼트 수 감소 3 볼트 적합한 디자인.

다른 재료도 외부 변조기를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어,고분자 전기 광학 모듈레이터는 1.55 의 위상을 이동하기 위해 1.8 볼트 만 필요했습니다.

반도체를 사용하여 만든 전기 흡수 변조기는 간섭계의 사용을 필요로하지 않으며 레이저와 모노리식 적으로 통합 될 수 있기 때문에 종종 선호됩니다. 10 기가바이트에서 변조 할 수있는 통합 전기 흡수 변조기와 광학 송신기는 1999 년부터 사용할 수 있었다 및 광파 시스템에 대한 일상적으로 사용된다. 이러한 통합 변조기는 50 기가 헤르츠 이상의 대역폭을 나타내고 최대 100 기가/초의 비트 전송률에서 작동 할 가능성이 있습니다.

2. 광학 비트스트림은 광학 캐리어의 진폭과 주파수 0 이 일정하게 유지되는 동안 수학식 2.1 에서 위상 0 을 변조함으로써 생성된다.

바이너리 PSK,위상 Φs 두 값은 일반적으로 선택하 0π. 위의 그림 2 는 특정 비트 패턴에 대한 개략적으로 이진 프랙티스크 형식을 보여줍니다.

흥미로운 화면의 PSK 형식으로 광학적 강도를 일정하게 유지하는 동안 모든 비트와 신호가 나타납 CW 형태입니다. 코 히어 런트 감지는 광 신호가 로컬 오실레이터의 출력과 혼합하지 않고 직접 감지되면 모든 정보가 손실되므로 필요합니다.

는 인가된 전압에 반응하여 광학적 위상을 변경할 수 있는 외부 변조기를 필요로 한다. 이러한 변조기에 의해 사용되는 물리적 메커니즘을 전기 반동이라고합니다. 적절한 방향을 가진 전기 광학 크리스탈은 위상 변조에 사용할 수 있습니다.

린보 3 크리스탈은 일반적으로 실제로 사용됩니다. 링보 3 기반 위상 변조기의 설계는 마하 젠더 간섭계가 더 이상 필요하지 않으며 단일 도파관을 사용할 수 있기 때문에 진폭 변조기의 설계보다 훨씬 간단합니다.

위상 변화 δφ 발생하는 동안 CW 신호 전달을 통한 도파관과 관련하여 색인이 변경 δn 에 의해 간단한 관계를

(방정식 2.2)

어디 lm 길이는 인덱스의 변화에 의해 유도된 적용 전압. 인덱스 변경은 인가된 전압에 비례합니다.이 전압은 인가된 전압에 비례합니다.인가된 전압은 인가된 전압에 비례합니다. 따라서,각각의”1″비트의 지속 시간 동안 필요한 전압을 인가함으로써,광 캐리어에 제 2 의 위상 시프트가 부과 될 수있다.

반도체는 또한 위상 변조기를 만드는데 사용될 수 있다. 양자 감금 스탁 효과에서 발생하는 전기 반작용 효과는 양자 우물 설계를 위해 향상됩니다. 이러한 메가큘루 위상 변조기는 개발되었으며 파장 범위 1.3-1.6 에서 최대 40 기가/초의 비트 레이트로 작동 할 수 있습니다.

1992 년 이미,메가큘루트 디바이스는 20 기가헤르쯔의 변조 대역폭을 가지고 있었고,1.55 음 근처에서 작동 할 때 위상 편이를 도입하기 위해 3.85 볼트만을 필요로했다. 2.8 볼트 위상 변조기 전기 흡수 효과 기반으로 합니다.

스폿 사이즈 변환기는 때때로 커플 링 손실을 줄이기 위해 위상 변조기와 통합됩니다. 반도체 위상 변조기가 송신기 내에 모노리식 적으로 통합 될 때 최상의 성능을 얻을 수 있습니다. 이러한 송신기는 일관된 광파 시스템에 매우 유용합니다.

의 사용 PSK 형식으로 필요한 단계의 광 캐리어 안정되어 있 남아 있도록상 정보를 추출할 수 있는 수신기에서 없이 모호성. 이 요구 사항은 송신기 레이저 및 로컬 오실레이터의 허용 가능한 선폭에 엄격한 조건을 부여합니다.

선폭 요구 사항은 차동 위상 변이 키잉이라고 하는 변종을 사용하여 다소 완화될 수 있습니다. 이 경우,인접하는 두 비트 사이의 위상차를 이용하여 정보를 코딩한다. 예를 들면,φk 나타내의 위상을 kth 비트 단계에 차이 Δφ=φk–φk-1 에 의해 변경되 π 또는 0,는지 여부에 따라 kth 비트가 1 또는 0 비트입니다.

의 장점 DPSK 는 전송 신호할 수 있 복조된 성공적으로 한 반송파 위상 남아 있는 상대적으로 안정적인 이상의 기간을 두 비트입니다.

3. 6380>

이진 디지털 신호의 경우,1 비트 또는 0 비트가 전송되는지 여부에 따라 2 개의 값,1 비트 또는 0 비트가 전송되는지 여부에 따라 2 개의 값을 취합니다.

shift Δf=Δω/2π 이라고 주파수를 표시합니다. 1 비트와 0 비트 사이의 주파수 간격을 나타내므로 수량 2 는 톤 간격이라고도합니다.

(방정식 2.3)

여기서+및-기호는 1 및 0 비트에 해당합니다.

코사인의 인수가로 쓰여질 수 있다는 점을 지적함으로써,비트 지속 시간 동안 반송파 위상이 선형 적으로 증가하거나 감소하는 일종의 변조로 볼 수 있습니다.

주파수 편차의 선택은 사용 가능한 대역폭에 따라 달라집니다. 이 경우,비트 전송률은 비트 전송률에 따라 달라지며,비트 전송률은 비트 전송률에 따라 달라진다.대역폭은 비트 전송률과 거의 독립적입니다. 이 경우는 종종 넓은 편차 또는 광대역 에프 스크.

반대의 경우 Δf<<B,라는 좁은 편차 또는 협대역 FSK,대역폭 접근 2B.

비율 ßFM=Δf/B,라는 주파수 변조(FM)인덱스를 제공합하여 구분하는 두 가지 경우에 따라 여부 ßFM>>1 개 또는 ßFM<<1.

입사광 신호의 주파수를 변경할 수 있는 변조기가 필요합니다. 다음과 같은 전기 광학 재료 린보 3 일반적으로 적용된 전압에 비례하는 위상 변화를 생성합니다. 선형 위상 변화는 주파수 변화에 해당하기 때문에 삼각형 전압 펄스(톱니와 같은)를 적용하여 사용할 수 있습니다.

다른 기술은 음향 파에서 브래그 산란을 사용합니다. 이러한 변조기를 음향 광학 변조기라고합니다. 그들의 사용은 대량 형태로 다소 번거 롭습니다. 그러나 슬래브 도파관에 표면 음파를 사용하여 컴팩트 한 형태로 제작할 수 있습니다. 이 장치의 구조는 파장 분할 멀티플렉싱 어플리케이션에 사용되는 음향 광학 필터의 구조와 유사합니다. 최대 주파수 시프트 경우 일반적으로 제한 아래 1 천헤르쯔 같은 변조기.

가장 간단한 방법은 반도체 레이저의 직접 변조 기능을 사용합니다. 앞에서 설명한 바와 같이,반도체 레이저의 동작 전류의 변화는 방출된 광의 진폭과 주파수 둘 다의 변화로 이어진다. 의 경우 묻다,방출 된 광 펄스의 주파수 시프트 또는 짹짹 소리는 바람직하지 않습니다. 그러나 동일한 주파수 시프트를 사용하여 이점에 사용할 수 있습니다. 일반적으로 주파수 시프트 값은~1 천헤르쯔/엄마. 따라서,동작 전류(~1 밀리암페어)의 작은 변화만이 필요합니다. 이러한 전류 변화는 진폭이 비트에서 비트로 많이 변하지 않을 정도로 작습니다.이 레이저는 비트 전송률과 동일한 대역폭에서 평탄해야 합니다. 아래 그림 3 에서 볼 수 있듯이 대부분의 레이저는 1 메가 헤르츠 근처의 주파수에서 라디오 응답에 딥을 나타냅니다. 그 이유는 두 가지 다른 물리적 현상이 장치 전류가 변경 될 때 주파수 변화에 기여하기 때문입니다. 주파수 변화를 담당하는 굴절률의 변화는 온도 변화 또는 캐리어 밀도의 변화로 인해 발생할 수 있습니다. 열 효과 기여 변조 주파수 약 1 백만헤르쯔 때문에 느린 응답. 열 기여도 때문에 주파수 범위 0.1–10 백만헤르쯔 감소 하 고 캐리어 밀도 기여도 반대 단계로 발생 합니다.

몇 가지 기술을 사용하여 라디오 응답을 더 균일하게 만들 수 있습니다. 균등화 회로는 균등성을 개량하고 또한 조음 효율성을 감소시킵니다. 또 다른 기술은 왜곡이 가장 높은 데이터의 저주파 구성 요소를 줄이는 전송 코드를 사용합니다. 다단면 레이저는 균일한 전파 응답을 실현하기 위해 개발되었습니다. 그림 3 은 2 섹션 레이저의 응답을 보여줍니다. 그것은 약 1 기가 헤르츠까지 균일뿐만 아니라,그 변조 효율도 높다. 더 나은 성능은 3 섹션 레이저를 사용 하 여 실현 됩니다.

이러한 레이저에서 1990 년에 시연 되었다. 1995 년까지 게인 결합,위상 이동 레이저를 사용하여 균일 한 응답 범위를 10 키로헤르쯔에서 20 기가 헤르쯔로 확장했습니다. 직접 변조를 통해 반송파 위상이 비트마다 지속적으로 변한다. 이 경우는 종종 연속 상으로 불립니다. 음색 간격이 최소 시프트 키잉(최소 시프트 키잉)이라고도 합니다.

복조 방식

상술한 바와 같이,호모다인 또는 헤테로다인 검출은 수신된 광 신호를 전기적 형태로 변환하는데 사용될 수 있다.

호모다인 검출의 경우,광 신호는 기저 대역에 직접 복조된다. 개념은 간단하지만 호모다인 검출은 주파수가 반송파 주파수와 정확히 일치하고 위상이 들어오는 신호에 고정되는 로컬 오실레이터가 필요하기 때문에 실제로 구현하기가 어렵습니다. 이러한 복조 방식은 동기식이라고하며 호모 다인 검출에 필수적입니다. 이 목적을 위해 광학 위상 잠금 루프가 개발되었지만 실제로는 사용이 복잡합니다.

헤테로다인 검출은 로컬 오실레이터의 광학 위상 잠금 또는 주파수 매칭이 필요하지 않기 때문에 수신기 설계를 단순화합니다. 그러나,전기 신호는 마이크로파 주파수에서 급속하게 진동하고 마이크로파 통신 시스템을 위해 개발된 것과 유사한 기술을 사용하여 베이스 밴드에 만약에 밴드에서 복조되어야 한다.

복조는 동 기적으로 또는 비동기적으로 수행될 수 있다. 비동시성 복조는 또한 무선 통신 문학에서 일관되지 않는 불립니다. 광 통신 문헌에서 용어 코 히어 런트 검출 넓은 의미에서 사용 됩니다. 광파 시스템은 로컬 오실레이터를 기저 대역 주파수로 변환하는 데 사용되는 복조 기법에 관계없이 사용하는 한 코 히어 런트라고합니다.

우리는 헤테로 다인 시스템의 동기 및 비동기 복조 방식에 초점을 맞출 것이다.

1. 헤테로 다인 동기 복조

도 4 는 동기식 헤테로다인 수신기를 개략적으로 도시한다. 포토다이오드에서 생성된 전류는 중간 주파수를 중심으로 대역 통과 필터를 통과한다. 노이즈가 없을 때 필터링 된 전류는

(방정식)로 쓸 수 있습니다 3.1)

여기서와는 로컬 오실레이터와 신호 사이의 위상차입니다. 소음은 또한 혈압에 의해 필터링됩니다. 필터링 된 가우스 노이즈의 위상 내 및 위상 외 구적 구성 요소를 사용하여 수신기 노이즈는

(방정식)를 통해 포함됩니다 3.2)

여기서 아이씨 과 이다 이다 가우스 확률 변수 0 의 평균 분산과 함께 2 식 1.9 에 의해 주어진. 동기식 복조의 경우(티)에 코스가 곱해지고 저역 통과 필터에 의해 필터링됩니다. 결과 기저 대역 신호는

(방정식 3.3)

여기서 꺾쇠 괄호는 2 와이프에서 진동하는 교류 구성 요소를 거부하는 데 사용되는 로우 패스 필터링을 나타냅니다. 식(3.3)는 위상 노이즈 성분 만이 동기 헤테로 다인 수신기의 성능에 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.

동기식 복조는 중간 주파수에서 마이크로파 캐리어를 회수해야합니다. 이 목적을 위해 여러 전자 방식을 사용할 수 있으며,모두 일종의 전기 위상 고정 루프가 필요합니다. 일반적으로 사용되는 두 개의 루프는 제곱 루프와 코스타스 루프입니다. 제곱 루프는 제곱 법칙 장치를 사용하여 주파수 구성 요소가 있는 양식 2 의 신호를 얻습니다. 이 구성 요소는 마이크로파 신호를 생성하는 데 사용할 수 있습니다.

2. 헤테로다인 비동기 복조

아래 그림 5 는 비동기 헤테로다인 수신기를 개략적으로 도시한다. 그것은 매우 더 간단한 수신기 디자인의 결과로 중간 주파수에 마이크로파 운반대의 회복을,요구하지 않습니다. 필터링 된 신호 경우(티)봉투 검출기를 사용 하 여 베이스 밴드로 변환 됩니다.,저역 통과 필터 뒤에.

결정 회로에 의해 수신 된 신호는 단지 아이디=/면/,여기서 경우 식에 의해 주어진다. (3.2). 그것은

로 쓸 수 있습니다(방정식 3.4)

주요 차이점은 수신기 노이즈의 위상 및 위상 구적 구성 요소가 모두 신호에 영향을 미친다는 것입니다. 따라서 동기식 복조의 경우에 비해 성능이 저하됩니다. 설명 된 바와 같이,감소 된 감도로 인한 감도 저하는 매우 작습니다(약 0.5 데시벨). 단계 안정성 필요조건이 비동시성 복조의 경우에 확실히 겸손하기 때문에,이 계획은 응집성 광파 체계를 위해 통용됩니다.

도 1 에 도시된 비동기 헤테로다인 수신기. 5.변조 포맷을 사용할 때 수정이 필요합니다.

그림 6 은 두 가지 복조 방식을 보여줍니다. 이중 필터 수신기는 두 개의 개별 분기를 사용하여 반송파 주파수와 중간 주파수가 다른 1 비트와 0 비트를 처리합니다. 이 구성표는 톤 간격이 비트 전송률보다 훨씬 클 때마다 사용할 수 있으므로 1 비트와 0 비트의 스펙트럼은 무시할 수있는 오버랩(넓은 편차)을 갖습니다. 각 비트 중 하나 또는 0 비트 만 전달합니다.

이중 필터 수신기는 결정 회로에 도달하기 전에 출력이 결합 된 두 개의 단일 필터 수신기를 병렬로 요청할 수 있습니다. 도 1 의 단일 필터 수신기. 이 패키지에는 디버깅 심볼이 들어 있습니다. 그런 다음 신호는 주파수 판별 자에 의해 처리되어 1 및 0 비트를 식별합니다. 이 방식은 음색 간격이 비트 전송률보다 작거나 비교되는 좁은 편차의 경우에만 잘 작동합니다.

비동기 복조는 송신기 레이저와 로컬 오실레이터의 위상이 잠기지 않고 시간이 지남에 따라 표류 할 수 있기 때문에 사용할 수 없습니다. 그러나,도 1 에 도시된 지연 방식을 이용하여 비동기 복조를 허용한다. 6(비).

아이디어는 수신 된 비트 스트림에 1 비트 기간만큼 지연된 복제본을 곱하는 것입니다. 상기 결과 신호는 상기 비트패턴을 복구하는데 사용될 수 있는데,상기 비트패턴은 상기 비트패턴을 복구하는데 사용될 수 있으며,상기 비트패턴은 상기 비트패턴을 복구하는데 사용될 수 있다. 이러한 방식은 단지 몇 비트에 걸쳐 위상 안정성을 필요로 하며,반도체 레이저를 사용하여 구현될 수 있다. 이 패키지에는 디버깅 심볼이 들어 있습니다. 이 경우 지연의 양은 톤 간격에 따라 달라지며,지연된 신호에 대해 위상이 제 2 차 신호에 의해 이동되도록 선택됩니다.