CN101026418A

CN101026418A - 多频率光毫米波产生装置及相应的接收机

Info

Publication number: CN101026418A
Application number: CNA2007100343995A
Authority: CN
Inventors: 余建军; 陈林
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2027-02-07
Also published as: CN101026418B

Abstract

本发明公开了一种属于光纤无线(Radio－on－Fiber，缩写为ROF)通信系统技术领域的多频率光毫米波产生装置及其相应的接收机。多频率的光毫米波产生装置，将多路射频正弦波信号与相应的多路数据信号进行混频，所得多路信号耦合后驱动光调制器对光载波进行调制，得到多频率的光毫米波号。多频率的光毫米波接收机用于将接收到的多频率光毫米波信号变成多频率的电毫米波信号，然后再分成多路单频率的电毫米波信号，并将其数据信号进行下传。本发明可应用于全双工光纤无线通信系统中。本发明只采用一个光调制器即可产生多频率光毫米波信号，可行性高，节约了系统的成本。

Description

多频率光毫米波产生装置及相应的接收机

(一)技术领域

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

(二)背景技术

未来的超宽带无线通信技术采用的通信频率将会延伸到毫米波段。但是目前有二个重要的因素限制了毫米波通信的发展，其一是毫米波信号在空气中传输损耗太大，因而传输距离太短，另外一个因素是由于毫米波通信器件太贵，不利于个人通信。光纤-无线通信系统(Radio-Over-Fiber，简称为ROF)可以解决上述问题。ROF系统包括中心站(Central Station，缩写为CS)，光纤链路和基站。中心站产生光毫米波并将高速数据信号上传到光毫米波上，带有数据的光毫米波通过光纤发送至基站，在基站中进行光电转换，将光毫米波转变成电毫米波，并通过天线发射出去。由于单模光纤损耗极低而且传输容量大，将毫米波和高速率数据同时调制到光载波上，可以延长毫米波的传输距离。由于各基站共享中心站的信号处理单元，这样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，降低了系统的造价。

在中心站，光毫米波产生技术是降低造价和提高ROF系统性能的关键技术之一。在中心站将射频信号和数据基带信号同时调制到光载波上，并在基站通过光检测器将其变成电毫米波。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。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。【A.Wiberg，“Chromaticdispersion in fiber-optic microwave and millimeter transmission”，IEEEPhotonics Technology Letters，Vol.18，No.1，pp.1716-1724，2005】，【J.Yu，“Optical millimeter-wave generation or up-conversion using externalmodulation”，IEEE Photonics Technology Letters，Vol.18，No.1，pp.265-267，2006】。但目前所提出的这些方案一个调制器只能产生一种频率的光毫米波信号，要产生多频率的光毫米波，只能采用多个光调器，因此增加了光纤无线通信系统的成本。

为了解决上述问题，本发明提出了一种只采用一个激光器和一个光调制器却能同时调制产生多个毫米波的方法。这种方法可以将多路射频信号和相应的数据信号同时上传至同一个光载波上，并发送至基站，产生多个频率的毫米波信号，同时将数据信号实现了上传，同时本发明还提供了一种简单的多频率光毫米波接收机。

(三)发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提供一种多频率的光毫米波的产生方法及装置，能够同时将多路射频载波和相应的数据基带信号进行上传，并提供了一种多频率的光毫米波接收机，降低光纤无线通信系统的成本。

为了实现上述目的，本发明所采用的多频率光毫米波产生方法具体方案如下：

在中心站，将各路射频正弦波信号与相应的基带数据信号进行混频产生电毫米波，多路电毫米波通过电功率耦合器耦合到一起。耦合后的电信号再进入光调制器对光载波进行调制。光调制器处于光载波抑制方式。

本发明还提供了多频率的光毫米波产生装置，包括：

多个混频器，用于将各射频正弦波信号与相应的数据信号进行混频率；

一个电功率耦合器，用于将多个混频器输出的信号进行耦合；

一个单模激光器，用于产生单模连续波光载波；

一个光调制器，用于将电功率耦合器输出的信号调制到激光器输出的光载波上。

为了实现上述目的，本发明还提供了一个多毫米波的接收装置。具体方案如下：

首先在中心站产生多频率的光毫米波发送到基站，在基站中采用光电检测器将光毫米波变成多频率的电毫米波，复用的电毫米波信号通过电解复用器分解成多路电毫米波信号，每路电毫米波通过混频器将基带数据信号进行下传。

本发明所述的多频率的光毫米波接收机的方案包括：

一个光电检测器，用于将光纤传输过来的多频率的光毫米波信号转变成多频率的电毫米波信号。

一个电解复用器，用于将多频率的电毫米波信号进行分离；

多个带通滤波器，分别用于将解复用后的各路电毫米波信号进行滤波，滤除噪声。

多个电混频器，分别用于将各路电毫米波的数据信号进行下传。

多个电低通滤波器，分别用于将下传后的数据信号进行滤波。

为了实现本发明的目的，在一个实施例中提供了一种多毫米波通信系统的下行链路，其包括：

多频率的光毫米波产生装置，主要作用是产生多频率的光毫米波信号；

光纤链路，主要作用是将多频率的光毫米波信号传输至多频率的光毫米波接收机中。

多频率的光毫米波接收机，其主要作是将多频率的光毫米波信号转变成电毫米波信号并解复用，并将各路电毫米波的所携带的数据信号下传。

本发明采用独到的方法产生多频率的光毫米波，只使用一个激光器，一个光调制器，同时也发明了一种简单的多频率的光毫米波接收机，节约了光电子器件，降低光纤无线通信系统的成本。

(四)附图说明

图1是本发明的多频率光毫米波产生装置示意图。

图2是本发明的多频率光毫米波接收机示意图。

图3是本发明的光纤无线通信系统的下行链路示意图；

图中：

1- 射频正弦波信号源

2- 数据信号源

3- 电混频器

33- 接收机中的电混频器

4- 电功率耦合器

5- 单模激光器(DFB)

6- 光调制器

7- 直流偏置电压源

8- 光电检测器

9- 电解复用器

10- 电带通滤波器

12- 电低通滤波器

13- 多频率的光毫米波产生装置

14- 多频率的光毫米波接收机

15- 光放大器

16- 光纤链路

(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，为多频率光毫米波产生装置。它包括：

多种频率射频正弦波信号源1，有多个射频正弦波信号源，分别产生频率为f1........fn的射频正弦波信号，其中n为射频信号的个数。

数据信号源2，有多个数据信号源，分别产生n路数据信号；

电混频器3，有多个电混频器，分别将各路射频正弦波信号与相应的数据信号进行混频率。其中n为有限数，根据实际需要确定。例如，n＝4，则有四路信号，相应地需要四路射频信号，四路数据信号，四个混频器，各路数据信号分别与相应的射频信号进行混频，得到各路电毫米波。

电功率耦合器4，其主要作用是将分别从各路混频器输出的各路电毫米波信号耦合在一起。

单模激光器5，其主要作用是输出指定频率的单纵模激光，作为光载波。

光调制器6，其主要作用在电耦合器输出的多路电毫米波的驱动下，对光载波进行调制，其调制方式为光载波抑制方式，即直流偏置电压为光调制器的半波电压。

直流偏置电压源7，其主要作用是为光调制器提供偏置电压。

由图2所示，本发明的多频率毫米波接收机示意图，它包括：

光电检测器8，用于将光纤传输过来的光毫米波信号转化为多频率的电毫米波信号；

电解复用器9，其主要作用是将多频率电毫米波分开成n路单频率电毫米波信号。

带通滤波器10，其主要作用是将电解复用器分开的单频率电毫米波信号进行滤波。

电混频器33，主要作用是将各路毫米波信号所携带的数据信号进行下传。

电低通滤波器12，主要用于将数据信号进行滤波。

所述的带通滤波器10、电混频器33、以及电低通滤波器12的个数与毫米波的频率数相同。

所述的数据信号的下传方式，可以是图2所示的自混频方式，也可以是将电毫米波信号与外加本地毫米波进行混频，得到基带的数据信号。

由图3所示，利用本发明的所述的多频率光毫米波产生装置和多频率的光毫米波接收机所构成的光纤无线通信系统下行链路示意图，其包括：

多频率毫米波产生装置13，其主要作用是产生多频率的光毫米波。

所述的多频率光毫米波产生装置位于全双工光纤无线通信系统的中心站中。

光放大器15，其主要作用是对多频率的光毫米波信号进行放大，所述的光放大器可以是光纤放大器，或半导体光放大器。

多频率光毫米波接收机14，其主要作用是将多频率的光毫米波变成电毫米波后并将不同频率的毫米波信号分开，分别将毫米波所携带的数据信号下传变成基带的数据信号。

光纤链路16，其主要作用是将多频率的光毫米波信号传输到多频率光毫米波接收机中。

本发明中所述的多频率光毫米波产生装置及接收机，适合于频率为1～100GHZ以及其它频率的光纤无线通信系统。

本发明所述的多频率光毫米波产生装置及多频率光毫米波接收机，只使用了一个光调制器可同时产生多频率的光毫米波信号，简化了光纤无线通信系统的结构，降低了光纤无线通信系统的成本。

总之，本发明的优点是能降低光纤无线通信系统的成本，使得ROF系统整体结构简单，尽量减少了所使用的元器件的数量，且容易实现。

Claims

1、一种多频率的光毫米波产生装置，用于光纤无线通信系统中产生多种频率的光毫米波信号并实现各路数据信号的上传。其特征在于所述的该装置的工作过程包括以下步骤：

将各路射频率信号与相应的数据信号分别进行混频得到多路电毫米波信号。

混频后得到的多路电毫米波信号再通过电耦合器耦合。

耦合后的电毫米波信号作为光调制器的驱动信号，对光载波进行调制。

光调制器工作于光载波抑制方式。

光调制器输出得到多频率光毫米波信号。

2、根据权利1所述的多路光毫米波产生装置，其特征在于包括：

多个射频信号源，用于产生射频正弦波信号；

多个数据信号源，用于产生数据信号；

多个电混频器，每个电混频器分别用于将一种特定频率的射频正弦波信号与相应的数据信号进行混频得到多路电毫米波信号。

一个电功率耦合器，用于将多路电毫米波信号合并在一起。

一个光调制器，用于将多路毫米波信号调制到光载波上，并输出多路光毫米波信号。

一个单模激光器，用于产生单纵模激光载波。

一个直流偏置电源，用于为光调制器提供直流偏置电压。

3、根据权利1要求的多频率光毫米波产生装置，其特征在于，所述的光调制器的偏置电压等于其半波电压。

4、一种多频率的光毫米波接收装置，其特征在于包括：

一个光电检测器，用于将接收到的多频率光毫米波转化为多频率电毫米波；

一个电解复用器，用于将多频率的电毫米波分开成多路单频率的电毫米波。

多个带通滤波器，用于对各路电毫米波信号进行滤波；

多个电混频器，用于将各路电毫米波信号所带的数据信号进行下传。

多个电低通滤波器，用于将各路下传后的数据信号进行滤波。

5、由权利1-4所述的多频率光毫米波产生装置及接收机适合于频率为1～100GHZ以及其它频率的光纤无线通信系统。