面向配电网通信的光载无线系统线性度的研究.pdf

第４５卷第１期２０１７年１月１日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ、ｂ１．４５ＮＯ．１Ｊａｎ．１．２０１７Ｄ０Ｉ：１０．７６６７／ＰＳＰＣｌ６１３８６面向配电网通信的光载无线系统线性度的研究孙家可，杜科（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅ，ＷａｓｈｉｎｇｔｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎＳｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ６３１０５，ＵＳＡ；２．北京博电新力电气股份有限公司，北京１００１７６）摘要：光载无线（ＲｏＦ）通信技术中的光电转换非线性问题限制了Ｒ０Ｆ系统传输信号的功率。为降低这种非线性，在前人研究的基础上，探讨了如何能够有效抑制由于调制器本身产生的非线性引起的三阶交调失真，从而获得更好的线性度。首先，提出了实现ＲｏＦ结构的基本方案，由于调制器严重的非线性，系统的线性度十分不理想，最终获得的无杂散动态范围（ＳＦＤＲ）仅能达到１１１．３２ｄＢ・Ｈｚ。随后，在基本方案的基础上提出了改进方案。此方案增加了一个马赫一曾德尔调制器和一个移相器以产生一个未调制的光载波信号，目的是使此信号产生的三阶交调项在移相器的作用下实现与被调制光信号产生的三阶产物相抵消，以提高系统的线性度。在改进后的方案下，最终得到的无杂散动态范围（ＳＦＤＲ）￣够达到１２１．８ｄＢ・Ｈｚ，比基本方案的ＳＦＤＲ提高了１０．４８ｄＢ－Ｈｚ，成功地优化了系统的线性度。关键词：配电网；光载无线系统；非线性失真；马赫．曾德尔调制器；无杂散动态范围Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｌｉｎｅａｒｉｔｙｏｆｒａｄｉｏ－ｏｖｅｒ－ｆｉｂｅｒｓｙｓｔｅｍｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳＵＮＪｉａｋｅ，ＤＵＫｅ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅ，ＷａｓｈｉｎｇｔｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎＳｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ６３１０５，ＵＳＡ２．ＰｏｎｏｖｏＰｏｗｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１７６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙｉｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｌｅｃｔｒｉｃｓｉｇｎａｌａｎｄｌｉｇｈｔｓｉｇｎａｌ・ｗｉｌｌｍａｋｅｔｅｒｒｉｂｌｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅ—ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｒａｄｉｏｏｖｅｒ－ｆｉｂｅｒ（ＲｏＦ）ｓｙｓｔｅｍ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｈｏｗｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｌｉｎｋｂｅｃｏｍｅｓｔｈｅｆｏｃａｌｐｏｉｎｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｏｒｍｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｉｍｓａｔｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｉｎｈｉｂｉｔｔｈｅｔｈｉｒｄｏｒｄｅｒｉｎｔｅｒ－ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ（ＩＭＤ３），ｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ，ａｎｄｔｈｅｎｔｏｇｅｔｈｉｇｈｅｒｌｉｎｅａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｂａｓｉｃｐｌａｎｔｏａｃｈｉｅｖｅＲｏＦｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｌｉｎｅａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｎｏｔｇｏｏｄｒｅｓｕｌｔｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｓｅｒｉｏｕｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔＳｐｕｒｉｏｕｓｆｒｅｅｄｙｎａｍｉｃｒａｎｇｅ’（ＳＦＤＲ）ｏｆｔｈｉｓｐｌａｎｃａｎｏｎｌｙｒｅａｃｈ１１１．３２ｄＢＨｚＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｉｒｓｔｐｌａｎ，ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｓｃｈｅｍｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｌｉｎｅａｒｉｔｙ，ｔｈｉｓｓｃｈｅｍｅａｄｄｓａＭａｃｈ－ＺｅｈｎｄｅｒＭｏｄｕｌａｔｏｒ（ＭＺＭ）ａｎｄａｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｅｒｔｏｇｅｎｅｒａｔｅａｎｕｎｍｏｄｕｌａｔｅｄｏｐｔｉｃａｌｃａｒｒｉｅｒ，ＳＯｔｈｅｍａｉｎｃａｒｒｉｅｒｆｒｏｍｔｈｅｕｎｍｏｄｕｌａｔｅｄｓｉｇｎａ１ａｎｄｔｈｅｍａｉｎｃａｒｒｉｅｒｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｅｄｓｉｇｎａｌｃａｎｉｎｈｉｂｉｔｅａｃｈｏｔｈｅｒ．Ｕｎｄｅｒｔｈｉｓｐｌａｎ．ＳＦＤＲｃａｎｒｅａｃｈ１２１．８ｄＢ・Ｈｚ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａ１ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ’’ｔｈａｔＳＦＤＲｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｓｃｈｅｍｅｉｓ１０．４８ｄＢＨｚ２ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｂａｓｉｃｏｎｅａｎｄｔｈｅｌｉｎｅａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｅｎｉｍｐｒｏｖｅｄｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．６１４０５１４２）．—Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ；ｒａｄｉｏｏｖｅｒｆｉｂｅｒｓｙｓｔｅｍ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ；ＭａｃｈＺｅｈｎｄｅｒｍｏｄｕｌ￣ｏｒ；ｓｐｕｒｉｏｕｓｆｒｅｅｄｙｎａｍｉｃｒａｎｇｅ０引言基于中国快速发展的经济需求以及能源可持续“”发展的内在动力，中国在十二五规划中明确了基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１４０５１４２）建设智能电网的发展战略目标。目前中国已经建设了世界上电压等级最高、规模最大的智能电网，并通过载波、光缆等多种通信手段构建起电网中立体交叉的通信网络。智能电网中，配电环节比发电环节更容易受到外界环境的影响而发生故障，这其中既包括自然环境的影响，也包括人为进行的损坏，孙家可，等面向配电网通信的光载无线系统线性度的研究一１ｌ９一所以在配电运维领域，实时有效的通信能力就更显得尤为重要。近年来，宽带通信和无线通信结合起来的光载无线通信技术（ＲａｄｉｏｏｖｅｒＦｉｂｅｒ，ＲｏＦ）成为了大家关注的重点＿ＪＪ。光载无线系统是实现光无线融合网络的重要技术手段，也是解决无线接入技术所面临的带宽危机与能耗危机的有效途径之一ＬｊＪ。光载无线通信技术以其迅速部署、不受地面限制等特点在电力系统通信建设中不断得到推广和应用，并逐步承载起包括远程网络抄表、负荷管理、配变监测等输配电环节核心通信业务。充分利用现有通信领域的先进技术，实现通信的技术创新和应用创新，必将影响我国智能电网能否实现电力系统清洁、高效、安全、呵靠的目标ｌ４曲Ｊ。然而，光载无线通信技术中的光电转换非线性问题限制了光载无线系统传输信号的功率。ＲｏＦ系统中的非线性失真会严重影响系统的性能，尤其是因为调制方式引起的非线性失真是难以消除的。为了评价一个链路或是系统的性能，也就是线性度的好坏，通常使用无杂散动态范围（ＳＦＤＲ）作为判断依据。ｌ此，如何提高ＳＦＤＲ便成为改善链路性能的关键。用米实现更大的动态范围，也就是抑制ＲｏＦ非线性的方法有很多，比如新型线性调制器法、预失真法、前馈法等Ｉ７Ｊ。其中，有很多方案是通过提高马赫．曾德尔调制器（ＭＺＭ）的线性度来提高动态范围。研究较早的用来提高ＭＺＭ线性度的技术有双信号调制、双偏振调制、ＭＺＭ级联，以及基于微…环谐振器的ＭＺＭ等方案，以此来抑制三阶交调失真（ＩＭＤ３）所带来的影响。近年来，研究工作取得了新的进展，例如，清华大学的郑小平等人采用单信号驱动的双平行马赫一曾德尔调制器实现载波相位偏移技术抑制ＩＭＤ３，ＳＦＤＲ可以达到１２２．９“ｄＢ・ＨｚｌｊＩＪ。邓磊在其发表的两篇文章中分别采用双平行的马赫一曾德尔调制器（ＤＰＭｚＭ）¨２Ｊ和偏振独立的ＭＺＭ［¨Ｊ来抑制电光调制器的ＩＭＤ３以提高光载无线系统的动态范围。本文在前人研究的基础上，探讨了如何能够有效地抑制由于调制器本身产生的非线性引起的三阶交调失真，从而获得更好的线性度。１ＲｏＦ系统的理论基础１．１ＲｏＦ系统的构成ＲｏＦ系统主要包括中心站（ＣＳ）、光链路、基站（Ｂｓ）和终端用户这四个部分，如图ｌ所示【。载波信号在中心站被调制到光载波上，通过光纤传播后的信号再经基站进行光电转换，最后经过天线发送至终端用户。此，基站只需进行简单的光电转换而不需进行复杂的毫米波信号处理，大大简化了基站设计，进一步优化了通信网络的结构，使通信系统的空间得到了扩展。一匿圈Ｍ图１ＲｏＦ系统的构成Ｆｉｇ．１ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＲｏＦｓｙｓｔｅｍ１．２理论分析在ＲｏＦ系统中，将模拟信号调制到光波上的电光调制过程分为直接调ＳＯ（ＤｉｒｅｃｔＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）￣［１外调ＳＯ（ＥｘｔｅｒｎａｌＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ１两类【¨Ｊ。本文主要讨论了因外调制而产生的非线性失真现象。ＲｏＦ系统的外调制原理如图２所示。……一●●图２ＲｏＦ系统的外调制原理图Ｆｉｇ．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｔｅｒｎａｌｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｉｎＲｏＦｓｙｓｔｅｍ目前，最为流行的外调制器足马赫一曾德尔—（ＭａｃｈＺｅｈｎｄｅｒ）犁干涉仪，也是本文在仿真实验中选取的外调制器，马赫一曾德尔调制器的内部结构如图３所示。￡（，）——，）图３马赫一曾德尔调制器的内部结构Ｆｉｇ－３ＩｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＭａｃｈ～Ｚｅｈｎｄｅｒｍｏｄｕｌａｔｏｒ在调制过程中，系统会产生谐波失真与交调失真两种非线性失真。其中谐波失真可以通过增加一个滤波器的方法简单．地消除这一类失真。因此，本文主要讨论如何解决由交调失真引起的非线性。通常采用双音信号来描述系统的交调失真。往非线性器件或网络模型中，输入信号为ｖｉ，输出信号为。通常条件下，非线性网络的输出信号ｖ。可电力系统保护与控制以用输入电压的泰勒级数展开表示［２１：且它们的功率相同，那么…Ｖｏ＝ａ０＋ａｌｖｉ＋＋＋（１）ｖｉ＝Ｖ（ｃｏｓｏ￣ｔ＋ｃｏｓｃｏ２ｔ）（２）∞∞假设输入信号为两个相近的频率分量１和２，将式（２）代入式（１），可以得到泰勒级数展开：…Ｖｏ＝ａｏ＋ａｙ（ｃｏｓｃｑｔ＋ｃｏｓ￣ｔ）＋２Ｖ（ｃｏｓｏ￣ｔ十ｃｏｓｏｊ）＋ａ３Ｖ（ｃｏｓｏｑｔ＋ｃｏｓｃｏ：ｔ）＋＝＋≠ｃ。ｓ＋三（１＋ｃｏｓ２ｆ）＋１ａ：。（１＋ｃｏｓ２ｆ）＋Ｖ２ｃｏｓ（一）ｆ＋‘：ｃ。ｓ（＋）＋。３ｃ。ｓ＋１ｃ。ｓ３）＋（ｃ。ｓ＋１ｃ。ｓ３ｆ）＋（３）ａ３Ｖ３［３ｃ。ｓｆ＋丢ｃ。ｓ（２一（ｏ２）十ｃ。ｓ（２＋）＋…［ｃ。ｓ＋ｃ。ｓ（２一＋ｃ。ｓ（２＋ｏｑ）］＋由式（３）可以看出，输出信号除了包含基波信号】和ＣＯ２）以外，还含有直流分量和二次、三次等高次谐波分量，更严重的是，产生了以下形式的频率成分：ｍｃｑ＋ｎｏ４，ｍ，＝０，±１，±２，±…３。ｍ，不为０的频率分量叫作交调产物。其中，将交调产物的阶数定义为ｌｍＩ＋Ｉｎｌ。在二阶和三阶交调产物中，ｃｏ１＋ｏ９２、ｃｏ广２、２ｏ９１＋２、Ｏ９１＋２ｏ９２这些频率分量距离基波信号０９】和ＣＯ２比较远，可用滤波器滤除。而对于２ｏ）广ＣＯ２和∞２ｃｏ２一】的频率项，由于它们与基波信号频率非常接近，用滤波器很难滤除，最终会造成输出信号的失真，这种效应被称为三阶交调失真（ＩＭＤ３）。交调失真会对ＲｏＦ系统的线性产生十分严重的影响，大大降低系统的线性度。为了确定一个系统线性度的好坏，我们选择ＳＦＤＲ作为参数指标。ＳＦＤＲ给出了链路或者系统正常工作的范围大小，本文进行仿真模拟的主要目标是如何提高ＳＦＤＲ的数值。随着输入电压的不断增加，上述三阶交调项的影响也会随之增大，并且三阶项的增长与的三次方增长成正比。当输入电信号功率增长到一定程度时，输出端的三阶交调产物的功率将等于甚至会超过原来基波信号的功率，如图４所示Ｌ２Ｊ。由图４可见，一阶产物的输出功率与射频信号的输入功率成正比，直线斜率为１，而三阶产物的直线斜率为３。系数０３Ｖ３的一阶项和三阶项会对原来基波信号产生削减，这种效应叫作增益压缩（ＧａｉｎＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）或者饱和压缩（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）。产生这种效应的原因是通常情况下，ａ３的系数为负值，因此对于较大的，系统增益将呈下降趋势。在这里，可以用虚线表示一阶和三阶产物的理想相应延长线，因为两条直线的斜率相异，故两者会相交并产生一个交点，这两条直线的交点被称为三阶截止点，由ＩＰ３表示。暑日＿ｊｊｉｒ丑簿输入功率Ｐｉ／ｄＢｍ图４三阶截止点Ｆｉｇ．４Ｔｈｉｒｄ－ｏｒｄｅｒｉｍｅｒｃｅｐｔｐｏｉｎｔ在引入无杂散动态范围的概念后，对数形式的三阶ｓＦＤＲ可以表示为ｒ，兰、，，ＳＦＤＰ￣ＩｄＢ・ＨｚＩ＝￣［ＩＩＰ３一一］（４）Ｊ我们可以将所用的性能参数综合表示在一张图上，如图５所示ＬｚＪ。＋中频信号（ＩＦ）＋ＩＭＤ３＋噪声，腿Ｉ：。ＮＦ／ＳＦＤＲＩＩＰ３—－１８０—－１４０—１００－・６０—－２０２０４０输入信号功率／ｄＢｍ图５链路性能参数图Ｆｉｇ．５Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｄｉａｇｒａｍｏｆｌｉｎｋ∞∞∞∞∞∞∞０加柏一一一一目薯、糌督霹孙家可，等面向配电网通信的光载无线系统线性度的研究・１２１一因此，本次研究的主要目标就是如何使图５中的ＳＦＤＲ达到最大值，以提高系统线性度，从而改善链路性能。２仿真实验２．１基本方案基本方案采用的电路如图６所示。仿真实验中，本文采取了Ｏｐｔｉｓｙｓｔｅｍ仿真软件进行模拟。在实验中，我们分别选择了频率为９．９ＧＨｚ和１０．１ＧＨｚ的正弦信号作为双音调试信号。本文对双音调试信号的振幅在０．１ａ－ｕ．到１．６ａ．ｕ中进行了分段选取，所得数据如表１所示。…画ｍＪ＿ｌ凰■—Ｑ瞳ｉ一却－＿ｍ＾－＾ｆ图６基本方案的电路Ｆｉｇ．６Ｃｉｒｃｕｉｔｉｎｂａｓｉｃｓｃｈｅｍｅ表１基本方案的数据１．ａｂｌｅｌＤａｔａｉｎｂａｓｉｃｓｃｈｅｍｅ由表１可见，当输入信号振幅在０．１－０．５ａ．ｕ．时，输入功率和输出功率基本呈线性关系，故我们可以选取这一段数据进行直线拟合，而在振幅大于Ｏ．５ａ．ｕ．时则可以采取高次多项式的曲线拟合。输入功率与一阶、三阶项输出功率的关系如图７所示。其中，系统的底噪取一１６０ｄＢｍ。Ｏ目一２０写－４ｏ一６Ｏ童一８０皇一１００言一１２０—０１４０—１６０ＩｎｐｕｔＰｏｗｏｒ／ｄＢｍ图７基本方案的ＳＦＤＲＦｉｇ．７ＳＦＤＲｉｎｂａｓｉｃｓｃｈｅｍｅ由图７可见，系统在输入功率小于２０．９６９１ｄＢｍ的时候线性度很高，而功率超过２０．９６９１ｄＢｍ时非线性失真就显得十分严重了。根据前一章的理论分析，将系统线性部分数据作延长线，使描述三阶分量的直线与描述底噪的直线相交，便可以读出此系统的ＳＦＤＲ，为１１１．３２ｄＢ・Ｈｚ。由此可见，基本结构下的ＲｏＦ系统的线性度较低，ＳＦＤＲ并没有达到非常理想的水平。２．２改进方案在基本结构中，由于马赫．曾德尔调制器自身具有的非线性传输特性，产生了较强的三阶交调失真，大幅限制了链路的动态范围。为了对ＲｏＦ系统的非线性失真进行抑制，本文在基本结构的基础上，提出了改进结构，该结构参考了文献［１５］中的ＳＤ－ＤＰＭＺ结构并做出了一些改变。在改进结构中，增加了一电力系统保护与控制个马赫．曾德尔调制器和一个移相器以产生一个未经双音测试信号调制的光载波信号，目的是使此信号产生的主载波在移相器的作用下实现与被调制光信号产生的主载波相抑制，以提高系统的线性度。在改进方案的仿真中，电路如图８所示。我们依旧对双音调试信号的振幅在０．１ａ．Ｕ．到１．６ａ．Ｕ．中进行分段选取，所得数据如表２所示。图８改进方案的电路Ｆｉｇ．８Ｃｉｒｃｕｉｔｉｎｉｍｐｒｏｖｅｄｓｃｈｅｍｅ表２改进方案的数据Ｔａｂｌｅ２Ｄａｔａｉｎｉｍｐｒｏｖｅｄｓｃｈｅｍｅ由表２可见，当输入信号振幅在０．１～０．４ａ．Ｕ．时，输入功率和输出功率基本呈线性关系，因此我们选取这一段数据进行直线拟合；在振幅大于０．４ａ＿ｕ．时则可以采取高次多项式的曲线拟合。根据表２数据可以得到输入功率与一阶、三阶项输出功率的关系，如图９所示，其中，系统的底噪依然取一１６０ｄＢｍ。毒＿２０ｏＯ一６０量：－器８０Ｓ一－ｌ１４６ｏ０ＩｎｐｕｔＰｏｗｅｒ／ｄＢｍ图９改进方案的ＳＦＤＲＦｉｇ．９ＳＦＤＲｉｎｉｍｐｒｏｖｅｄｓｃｈｅｍｅ孙家可，等面向配电网通信的光载无线系统线性度的研究．１２３．由图９可见，系统线性度较高的范围大致在输入功率为１９．０３０９ｄＢｍ之前，大于１９．０３０９ｄＢｍ后线性度较差。在改进方案下，系统的ＳＦＤＲ可以达到１２１．８ｄＢ・Ｈｚ，较基本方案中的１１１．３２ｄＢ・Ｈ提高了１０．４８ｄＢ・Ｈｚ。可见，由于调制器本身产生的三阶交调失真通过改进电路结构得到了明显的抑制。下面简要说明偏置电压发生器的电压和移相器的相位为何要这样取值。根据控制变量的方法，我们首先保持电压一定，改变相位。设定电压为Ｉａ．ｕ＿，调整相位后得到的数据如表３所示。由表３可见，当电压一定时，偏移相位为９０。时可以达到最大ＳＦＤＲ。表３固定电压，改变相位的ＳＦＤＲＴａｂｌｅ３ＳＦＤＲｗｉｔｈｆｉｘｅｄｖｏｌｔａｇｅａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｈａｓｅ相位４５。６Ｏ。９０。ｌ１０。１５０。∽ＳＦＤＲＪｄＢ．Ｈｚ１０７．３４１０８．５６１０９．１８１０８．９７１０８．４５接下来，我们保持偏移相位为９Ｏ。，改变电压，可以得到相应数据，如表４所示。由表４可见，当偏移相位一定时，电压取２．５ａ．ｕ．时可以获得最大ＳＦＤＲ。表４固定相位，改变电压的ＳＦＤＲＴａｂｌｅ４ＳＦＤＲｗｉｔｈｆｉｘｅｄｐｈａｓｅａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｏｌｔａｇｅ电压／ａ．Ｕ．０．５１．０１．５２．０２．３ＳＦＤＲ／ｄＢ．Ｈｚ２，１０７１２１０９１８Ｉ１３９２１１８６６１２０Ｒ６电压／ａ．ｕ．２．５２．８３．５４．０ＳＦＤＲ／ｄＢ．Ｈｚ１２１．８０１２０．０８１１５．３８１１１．１４综合以上数据，可以得出如下结论：当偏置电压取２．５ａ．ｕ．，偏移相位取９Ｏ。时，系统的ＳＦＤＲ取得最大值１２１．８ｄＢ．Ｈｚ，线性度最佳。３结论我国的配电网是一种分布式网络结构，网络复杂，具有通信点多、分布分散、单个通信点信息量少、通信设备工作环境差等特点，单一的通信方式包括光纤通信方式无法满足配用电侧的所有通信需求。因此需要更深入地研究无线通信技术与光通信复合组网技术。本文通过研究并提出了抑制配网通信光载无线系统中调制器本身产生的非线性引起的三阶交调失真的改进方法，实现了更好的系统线性度。在衡量系统线性度的指标选取上，本文采用了ＳＦＤＲ作为判断依据，在理论分析的基础上，本文提出了两种方案，并用Ｏｐｔｉｓｙｓｔｅｍ软件进行了实验仿真。１）阐述了实现ＲｏＦ结构的基本方案，电路中仅用了一个马赫一曾德尔调制器。由于调制器严重的非线性，系统的线性度也随之变得较差。最终获得的ＳＦＤＲ仅能达到１１１．３２ｄＢ・Ｈｚ。２１在改进方案中，我们增加了一个马赫一曾德尔调制器和一个移相器以产生一个未经双音测试信号调制的光载波信号，目的是使此信号产生的主载波在移相器的作用下实现与被调制光信号产生的主载波相抑制，以提高系统的线性度。在这种方案下，最终得到的ＳＦＤＲ能够达到１２１．８ｄＢ・Ｈｚ。比未改进的方案提高了１（）．４８ｄＢ・Ｈｚ，成功地优化了系统的线性度。３）本文基于ＲｏＦ系统的相关知识和电路的基本原理对ＲｏＦ基本结构的电路实现提出了基本方案以及改进方案，成功提高了系统的ＳＦＤＲ，从而对其线性度进行了优化。不过，这些仿真仅仅是用仿真软件完成的，缺少实际实验数据的支持。在今后的研究中，可以采用实际的器件对上述两种方案进行实现，并得到真实的实验数据与理论仿真数据进行对照，进一步探讨所提出方案的可行性。参考文献［１］任铁铁．ＲｏＦ链路中马赫一曾德尔电光调制器偏置点控制技术研究［Ｄ］．杭州：浙江大学，２０１３．—ＲＥＮＴｉｅｔｉｅ．Ｂｉａ，；ｃｏｎｔｒｏｌｏｆＭａｃｈ－ＺｅｈｎｄｅｒｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃｍｏｄｕｌａｔｏｒｉｎＲｏＦｌｉｎｋｓ［Ｄ］．Ｈａｎｇｚｈｏｕ：ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１３．［２］张红芹．高线性光载无线系统及其频率变换技术研究［Ｄ］．西安：西安电子科技大学，２０１４．ＺＨＡＮＧＨｏｎｇｑｉｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｈｉｇｈｌｙｌｉｎｅａｒｒａｄｉｏ－ｏｖｅｒ－’ｆｉｂｅｒｓｙｓｔｅｍａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ［Ｄ］．Ｘｉａｎ：ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１４．［３］孙小强．光载无线系统中的射频光传输及调控技术研究［Ｄ］．北京：北京邮电大学，２０１２．—ＳＵＮＸｉａｑｉａｎｇ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＲＦｏｐｔｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎｒａｄｉｏ－－ｏｖｅｒ－ｆｉｂｅｒｓｙｓｔｅｍｓ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏａｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１２．［４］汪强，徐小兰，张剑．一种新的智能变电站通信业务安全隔离技术的研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１５，４３（１３）：１３９－１４４．ＷＡＮＧＱｉａｎｇ，ｘｕＸｉａｏｌａｎ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎ．Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｓｍａｒｔｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅｓｅｃｕｒｉｔｙｉｓｏｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ—ａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１５，４３（１３）：１３９１４４．［５］高志远，姚建国，郭昆亚，等．智能电网对智慧城市的支撑作用研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１５，４３（１１）：１４８．１５３．１２４一电力系统保护与控制ＧＡＯＺｈｉｙｕａｎ，ＹＡＯＪｉａｎｇｕｏ，ＧＵＯＫｕｎｙａ，ｅｔａ１．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｒｏｌｅｏｆｓｍａｒｔｇｒｉｄｔｏｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｓｍａｒｔｃｉｔｙ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１５，—４３（１１、：１４８１５３．［６］高志远，严春华，郭昆亚，等．智能电网与智慧城市业务互动研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１６，４４（２）：—６５７３．ＧＡＯＺｈｉｙｕａｎ，ＹＡＮＣｈｕｎｈｕａ，ＧＵＯＫｕｎｙａ，ｅｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｍａｒｔｇｒｉｄａｎｄｓｍａｒｔｃｉｔｙ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１６，—４４（２）：６５７３．［７］王文浩．基于前馈法的ＲｏＦ三阶交调失真抑制技术研究［Ｄ］．大连：大连理工大学，２０１３．ＷＡＮＧＷｅｎｈａｏ．Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆ３ｒｄ－ｏｒｄｅｒｉｎｔｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｉｎＲｏＦｂａｓｅｄｏｎｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄｍｅｔｈｏｄ［Ｄ］．Ｄａｌｉａｎ：ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３．［８３ＣＨＩＵＹＪＡＬＡＬＩＢ，ＧＡＲＮＥＲＳ，ｅｔａ１．Ｂｒｏａｄ．ｂａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｌｉｎｅａｒｉｚｅｒｆｏｒｅｘｔｅｒｎａｌｌｙｍｏｄｕｌａｔｅｄａｎａｌｏｇｆｉｂｅｒ－ｏｐｔｉｃｌｉｎｋｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒｓ，１９９９，１１（１）：４８・５０．——［９］ＡＣＫＥＲＭＡＮＥＩ．ＢｒｏａｄｂａｎｄｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａＭａｃｈＺｅｈｎｄｅｒｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃｍｏｄｕｌａｔｏｒ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，１９９９，４７（１２）：２２７１．２２７９．［１０１ＪＯＨＮＳ０ＮＬＭ，ＲＯＵＳＳＥＬＬＨＶＲｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｍｏｄｕ１ａｔｉｏｎｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｉｎｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃｏｐｔｉｃａｌ—ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ［Ｊ］．ＯｐｔｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，１９８８，１３（１０）：９２８９３０．［１１］张国强，李尚远，郑小平．光载无线系统中的线性化技术［Ｊ］．中兴通讯技术，２０１２，１８（５）：７－２６．ＺＨＡＮＧＧｕｏｑｉａｎｇ，ＬＩＳｈａｎｇｙｕａｎ，ＺＨＥＮＧＸｉａｏｐｉｎｇＬｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎｒａｄｉｏ・ｏｖｅｒ－ｆｉｂｅｒｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ】ＺＴＥＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪｏｕｍａｌ，２０１２，１８（５）：７－２６．［１２］ＤＥＮＧＬｅｉ，ＰＡＮＧＸｉａｏｅｄａｎ，ＺＨＡＯＹｉｎｇ，ｅｔａ１．２ｘ２ＭＩＭＯ・ＯＦＤＭＧｉｇａｂｉｔｆｉｂｅｒ－ｗｉｒｅｌｅｓｓａｃｃｅｓｓｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｐｏｌａ—ｒｉｚａｔｉｏｎｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄＷＤＭＰＯＮ［Ｊ］．ＯｐｔｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓ，２０１２，２０（４）：４３６９－４３７５．［１３３ＤＥＮＧＬｅｉ，ＢＥＬＴＲＡＮＭ，ＰＡＮＧＸｉａｏｄａｎ，ｅｔａ１．Ｆｉｂｅｒｗｉｒｅｌｅｓｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆ８．３．Ｇｂ／ｓ／ｃｈＱＰＳＫ－ＯＦＤＭｓｉｇｎａｌｓ—ｉｎ７５１１０一ＧＨｚｂａｎｄ［Ｊ］．ＩＥＥＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒｓ，２０１２，２４（５）：３８３－３８５．［１４］徐坤，李建强．面向宽带无线接入的光载无线系统［Ｍ］北京：电子工业出版社，２００９：４４．４７．．１１５］ＬＩＳｈａｎｇｙｕａｎ，ＺＨＥＮＧＸｉａｏｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＨａｎｙｉ，ｅｔａ１．—Ｈｉｇｈｌｙｌｉｎｅａｒｒａｄｉｏｏｖｅｒ－ｆｉｂｅｒｓｙｓｔｅｍｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇａ—ｓｉｎｇｌｅ－ｄｒｉｖｅｄｕａｌｐａｒａｌｌｅｌＭａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒｍｏｄｕｌａｔｏｒ［Ｊ］．ＩＥＥＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒｓ，２０１０，２２（２４）：】７７５．１７７７．收稿日期：２０１６－０８－２５；修回日期：２０１６－１１－０６作者简介：刊、家可（１９９３－），男，硕士研究生，主要研究方向为通—信工程；Ｅｍａｉｌ：ｓｊ￣ＯＯＯ＠１２６．ｃｏｒｎ杜科（１９７７一），男，博士，高级工程师，主要研究方—向为电力系统自动化。Ｅｍａｉｌ：ｄｕｋ＠ｐｏｎｏｖｏ．ｃｎ（编辑魏小丽）