Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Tese
Título: Modelagem de efeitos da dispersão cromática na transmissão de rádio sobre fibra utilizando fotônica de microondas
Autor(es): FERREIRA JÚNIOR, Antonio Alves
Primeiro Orientador: SPADOTI, Danilo Henrique
metadata.dc.contributor.advisor-co1: RIBEIRO, José Antonio Justino
Resumo: Este trabalho apresenta uma proposta de modelos analíticos fechados para análise de sistemas de comunicação de rádio sobre fibra (RoF), utilizando a fotônica de microondas. Foram investigadas as influências dos efeitos da dispersão cromática da fibra óptica e das não linearidades dos moduladores eletroópticos e do fotodetector, na potência do sinal recebido. Esta contribuição sobre o tema possibilita a análise de transmissão de sinais de radiofrequência (RF) e microondas em longas distâncias. Com ajustes de parâmetros, é possível avaliar diferentes aplicações como em geração e conversão de sinais de altas frequências e em filtros fotônicos nas faixas de RF e microondas. Foram desenvolvidas soluções analíticas aplicáveis a modernos sistemas de comunicação que empreguem os recursos de 5G e 6G e que utilizem enlaces ópticos analógicos. Para isso, foi utilizado o teorema da adição de Graf para as funções de Bessel de primeira espécie e a transformada de Fourier, mostrando os espectros pelas diferentes partes do sistema no domínio da frequência. Foram comparados os resultados entre os modelos analíticos em grandes sinais propostos e os aproximados, destacando as diferenças mais significativas. As modelagens contemplam parâmetros de interesse nos projetos desses sistemas, incluindo excitação com sinais de grandes amplitudes. Entre os valores mais relevantes salientados estão as frequências dos sinais de RF de modulação, os índices de modulação, as perdas, as não linearidades e os coeficientes de transmissão dos moduladores eletroópticos. Ainda, são avaliados o comprimento de onda e a potência do laser, a responsividade e a não linearidade do fotodetector, a atenuação, o comprimento e a dispersão cromática da fibra óptica. Para avaliação dos modelos analíticos propostos, investigaram-se enlaces ópticos de rádio sobre fibra com modulação de fase e de intensidade, ambos com detecção direta. Adotaram-se os formatos de modulações ópticas analógicas de fase, de intensidade com banda lateral dupla, com banda lateral única e com portadora suprimida. Foram utilizados moduladores eletróopticos externos de fase, de intensidade de tipo Mach-Zehnder com dupla excitação e com excitação simples. Além disso, são apresentadas aplicações na geração de frequências de microondas e na transmissão de informações digitais do tipo OOK, ambas utilizando a modelagem proposta. Com um único modelo é possível determinar as respostas para os enlaces com diferentes modulações ópticas analógicas que utilizarem os moduladores de fase ou de amplitude e com detecção direta.
Abstract: This work presents a proposal for closed analytical models for the analysis of radioover- fiber (RoF) communication systems using microwave photonics. The influences of the optical fiber chromatic dispersion effects and the electro-optical modulators and photodetector nonlinearities on the received signal power were investigated. This contribution on the subject makes it possible to analyze the transmission of radiofrequency (RF) and microwave signals over long distances. By setting some parameters, it is possible to evaluate different applications such as generation and conversion of high frequency signals and photonic filters in the RF and microwave bands. Analytical solutions applicable to modern communication systems that employ 5G and 6G resources and that use analogue optical links were developed. For this, the Graf addition theorem was used for the Bessel functions of first kind and the Fourier transform, showing the spectra for the different parts of the system in the frequency domain. The results between the proposed large signal models and the approximate models were compared, highlighting the most significant differences. The models contemplate parameters of interest in the projects of these systems, including signals with large amplitudes. Among the most relevant values highlighted are the modulation RF signals frequencies, the modulation indices, the losses, the nonlinearities and the transmission coefficients of the electro-optical modulators. Also, the wavelength and power of the laser, the photodetector responsivity and nonlinearity, the attenuation, the length and the chromatic dispersion of the optical fiber, are evaluated. To evaluate the proposed analytical models, the radio over fiber links with phase and intensity modulations, both with direct detection, were investigated. The analog optical modulation formats such as phase, double sideband intensity, single sideband and suppressed carrier, were adopted. External electro-optical modulators such as phase and Mach-Zehnder intensity with dual-drive and with single drive, were used. In addition, applications are presented in microwave frequency generation and in OOK digital information transmission, both using the proposed models. With a single model, it is possible to determine the link responses with different analog optical modulations that use phase or amplitude modulators and with direct detection.
Palavras-chave: Dispersão cromática
Enlace óptico
Fibra óptica
Fotônica de microondas
Geração de frequências
Modulações ópticas analógicas
Moduladores eletroópticos externos
Rádio sobre fibra
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Elétrica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3547
Data do documento: 15-Dez-2022
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