CN101000411A - 采用直接调制激光器产生光毫米波方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种属于光纤无线(Radio－on－Fiber，缩写为ROF)通信系统技术领域中的采用直接调制激光器和一个光调制器的光毫米波产生方法和装置。将基带电信号直接驱动激光器，调制的光信号再输入双电极调制器，由射频信号驱动双电极调制器，使调制器处于载波抑制调制方式，产生重复频率为射频信号两倍的光毫米波，将毫米波通过单模光纤发送到基站进行检测。另外还提供了一种实现光毫米波产生装置，可以利用所述的方法产生光毫米波。本发明所述的光毫米波产生装置，减少了使用的光器件的数量，节约了中心站的代价。

Description

采用直接调制激光器产生光毫米波方法及装置

(一)技术领域

本发明属于光纤-无线通信(Radio-over-Fiber，缩写为ROF)通信系统技术领域。

(二)背景技术

第四代无线接入系统将会延伸到毫米波段，为了克服无线通信例如传输距离方面的限制，满足无线通信中宽带要求，需要与现有宽带有线通信网络建立联系。光纤-无线系统(Radio-Over-Fiber，简称为ROF)将会成为解决宽带无线接入最有前景的技术。ROF系统充分利用光纤的巨大带宽以降低成本并结合无线通信技术的灵活性，将无线和光网络的融合成为一种既能增加接入网容量和移动性，又能降低运营成本的新型的接入网络。ROF系统的基本思想是将复杂的信号处理单元置于中心站，(Central Station，缩写为CS)，而基站(Base Station，简写为BS)只包含简单廉价的接收器件。各基站共享中心站的信号处理单元，减少了昂贵的信号处理单元数量，从而简化了基站的复杂性和结构。

光毫米波的产生是降低造价和提高ROF系统性能的关键技术之一。至今为止，已提出的光毫米波的产生的方法有三种：直接强度调制，外部强度调制和远程外差。迄今为止，基于外部强度调制器的光毫米波产生方案具有较高的可靠性和较低价特性。已提出三种不同的外部调制方案来产生光毫米波，如：双边带调制(Double side-band，缩写为DSB)，单边带(Single side band，缩写为SSB)，及光载波抑制(Optical carrier suppression，缩写为OCS)技术。其中基于光OCS调制产生光毫米波的技术结构简单、节约电子器件和光器件的带宽。但目前所采用的这些技术在中心站都必须采用二个调制器和一个光源。光源产生连续波用作光载波，一个调制器用于将基带信号调制到光载波，另一个调制器用于实现载波抑制调制产生光毫米波。这样势必增加了中心站的造价，因此如何用最简单、廉价的方法产生光毫米波是目前ROF系统中所必须解决的关键性的技术。

为了解决上述问题，我们的方案只采用一个直接调制激光器和一个双电极调制器就可以实现光毫米波的产生。这样降低了光毫米波产生的成本，同时也降低了中心站的成本。

(三)发明内容

本发明针对上述情况，解决了光毫米波产生所存在的问题，仅使用一个调制器和一个直接调制光源，使得系统结构简单，降低系统的造价。

为了达到上述目的，本发明所采用的具体方案如下：

在中心站中采用一个直接调制的激光器将伪随机序列的基带信号直接调制到光载波上，调制过基带信号的光载波在一个受到射频时钟正弦波信号驱动的光调制器中产生载波抑制信号，即可产生适当频率的光毫米波。

所述的光毫米波产生方法包括：

一个直接调制激光器，用于将基带信号直接调制到光载波上；一个双电极调制器，用于产生光载波抑制信号，从而产生光毫米波。

所述的光毫米波产生方法，其特征在于包括以下步骤：

使用的激光器为直接调制的激光器；

直接调制激光器将电基带信号直接调制到光载波上；

被调制的光载波信号进入一个光调制器；

光调制器在射频率时钟正弦波信号驱动下产生光载波抑制信号，从而产生重复频率为射频时钟信号频率二倍的光毫米波。

本发明还提供了一种光毫米波产生装置。如图1所示。

所述的光毫米波产生装置包括：

基带信号发生器1，用于产生电基带信号；

直接调制激光器2用于将基带信号调制到指定波长的光载波上；

正弦波射频时钟信号发生器3，用于产生一定频率的正弦波射频信号；

双电极调制器4，处于光载波抑制调制方式，用于产生光载波抑制信号；

所述的光毫米波产生装置其特征在于包括以下工作过程：

基带信号发生器1产生的电基带信号驱动直接调制激光器2，输出光脉冲，进入调制器4，调制器4受到射频时钟信号发生器3产生的射频时钟正弦波信号的驱动，其偏置电压为半波电压，从而产生载波抑制信号，即输出为光毫米波，所产生的光毫米波的频率为射频时钟正弦波信号频率的二倍。

本发明利用激光直接调制原理和载波抑制原理产生光毫米波，节约光子器件，并利用了双电极强度调制器产生光毫米波所具有较高可靠性和廉价特性，使得ROF系统的中心站结构简单、易于实现。

(四)附图说明

图1为本发明的光毫米波产生装置结构示意图。

图2为本发明产生的光毫米波频谱；

图3为本发明实现光载波抑制的双电极调制器连接方式；

图4为本发明光毫米波产生装置构成的ROF下行链路。

图中：

1-基带信号发生器

2-直接调制激光器

3-射频正弦波时钟信号源

33-射频正弦波时钟信号源

4-双电极调制器

5-光毫米波产生装置

6-掺铒光纤放大器

7-单模光纤

8-光电检测器

9-电混频器

10-低通滤波器

11-误码测试仪或示波器

12-基站

13-分支器

14-相移器

(五)具体实施方式

下面结合具体实验例子和附图，对本发明作具体说明。

由图1所示，光毫米波产生装置的各部件分别说明如下：

基带信号发生器1，用于产生电基带信号；直接调制激光器2，用于产生指定波长的单纵模光信号并将基带信号调制到光载波上，可以为DFB-LD；正弦波发生器3，用于产生射频信号，本实施例中，射频信号为10GHZ，也可以为更高的频率，双电极调制器，4，用于产生载波抑制调制信号，可以为双电极铌酸锂(D-LN-MOD)调制器，也可以为双电吸收强度调制器；本实施例子双电极调制器6的驱动信号是频率为10GHZ的射频信号，输出信号为光毫米波信号，其重复频率为10GHZ，为正弦波发生器产生的射频信号频率的二倍。

本实施例中所述的产生的光毫米波的频谱如图2所示。

为了产生载波抑制信号，本实施例中所述的光载波抑制双电极调制器4的连接方式，如图3所示。

基带信号发生器1的输出端与分支器13相连接，分支的信号一路通过相移器14产生180度相移，连接到双电极调制器4的一个电极射频输入端，另一路直接与双电极调制器2的另一个电极输入端相连接。

所述的双电极调制器4的偏置电压等于调制器的半波电压。

所述的光毫米波产生模块的具体连结方式为：

基带信号发生器1的输出端与直接调制激光器2的电输入端相连接，直接调制激光器2的输出端与双电极调制器4的光接入端相连，双电极调制器4的射频输入端与射频正弦波时钟信号发生器3的输出端相连，所述的射频正弦波时钟信号发生器产生的射频信号的频率可以为1～30GHz及以上。

所述的光毫米波产生装置5产生的光毫米波构成的ROF系统的上行链路如图4所示。

所述的光毫米波产生装置5构成的ROF系统的下行链路的连接方式如下：

光毫米波产生装置5与掺铒光纤放大器6相连，对光毫米波信号进行放大，输出的光毫米波进入光纤传输链路7传送至基站12。传输光纤为单模光纤SMF-28，在基站中，由光电检测器8将光毫米波转化为电毫米波信号，光电检器8与电混频率器9相连，电混频器9的另一端与射频正弦波时钟信号源33相连接，由混频器下传后的信号通过低通滤波器10，由误码检测仪或示波器11检测误码率或下传信号的眼图。

所述的射频正弦波时钟信号源33产生的射频信号的频率是射频正弦波时钟信号源3的频率的2倍。

本发明中的所述的方法及装置适合于频率为1～40GHZ以及其它频率的WDM光纤传输无线信号系统。

本发明采用直接调制激光器和双电极调制器载波抑制方式产生光毫米波，使得中心站结构简单、高稳定性和造价便宜，产生的光毫米波传输距离长；

总之，本发明的优点是能用较低的成本产生高性能光毫米波，使得ROF系统整体结构简单，尽量减少所使用的元器件的数量，性能稳定，容易实现。

Claims (5)

1、一种光毫米波的产生方法，用于为ROF系统的下行链路产生可以携带信号的毫米波，其特征在于所述的方法包括以下步骤：

利用电基带信号直接调制激光器；

直接调制后的光信号进入双电极调制器并由射频信号驱动产生载波抑制信号形成光毫米波。

2、根据权利1所述的光毫米波产生方法，其特征在于：采用了直接调制激光器；

3、根据权利1所述的光毫米波产生方法，其特征在于：利用了载波抑制调制方式。

4、根据权利1所述的光毫米波产生方法，其特征在于仅使用一个激光器和一个调制器即可实现无线信号的上传。

5、一种光毫米产生装置，其特征在于：采用了权利1-4中所述的各种方法。

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