CN101414881A - 毫米波光纤传输系统下行链路结构及频率可调谐毫米波生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种毫米波光纤传输系统下行链路结构及频率可调谐毫米波生成方法。本毫米波光纤传输系统的下行链路结构中，在中心站中引入双激光源，一路光波通过双电极马赫－贞德尔调制器，在该调制器的输出端产生携带有数字基带信号的光载波和以射频信号频率为间隔的梳状光谱分量。另一路光波通过环形器作为泵浦光反向注入到保偏光纤中，通过改变第二路光波的频率，对前一路光波中相应频点的梳状光谱分量进行受激布里渊放大，在基站的光探测器处就产生相应频率的毫米波信号。由于该毫米波信号已被数字基带信号调制，从而实现了所需信息从中心站到基站的下行传输。本RoF下行链路结构简单，利用一个双电极马赫－贞德尔光调制器便实现了同时传输数字基带信号和射频信号。

Description

毫米波光纤传输系统下行链路结构及频率可调谐毫米波生成方法

技术领域

本发明涉及毫米波光纤传输系统的下行链路结构及其中毫米波产生和毫米波频率调谐的方法。在此提出一种新的毫米波光纤传输系统的下行链路结构，在中心站中引入双光源，将一路光波通过双电极马赫-贞德尔光调制器产生调制信号和梳状光信号，另一路光波作为泵浦光反向注入到保偏光纤中，产生受激布里渊散射，对梳状光谱中某频点的光波进行放大。光波通过光纤传到基站后，光电转换产生所需要的毫米波信号，且该毫米波信号含有调制的信息，从而实现了所需信息从中心站到基站的下行传输。

背景技术

RoF(Radio over Fiber)是当今世界的研究热点之一。RoF是光纤射频通信或射频光纤链路的简称，它涉及了固定无线通信(无线接入网和无线局域网)和移动无线通信。在学术上RoF属于副载波复用光纤通信技术，是把携带信息的射频调制到光波上进行传输，因此是典型的射频与光波结合的技术，它涉及用光波方法产生射频，用射频调制光波，通过光纤传输已调光波，把射频从光波上解调下来等一系列变换。其中，在下行链路中如何产生携带有调制信息的毫米波是一个研究重点，同时也是研究的难点，到目前为止，国际上已经有了多种方案，主要有以下几种：

1)光自外差技术：一般使用锁模激光二极管产生几个相干的波长，经波导阵列光栅，取出其中两个频差为所需毫米波频率的光波。一个光波被数据调制，与另一个一起经光纤传输到达基站，在光探测器上差拍出已调毫米波信号。

2)外调制技术：外调制技术方案是在中心站中生成已调毫米波并把它再调制到光波上。其主要问题是光纤色散问题。由于已调光波的上下边带相距较远，受到的光纤延迟不同，两个边带电场沿着光纤会发生局部的相消干涉从而出现光波强度的衰落现象，导致光探测器转化出的毫米波幅度减小。

3)光学上/下变频技术：考虑到中频信号(1～3GHz)在光纤中传输时，光纤色散的影响可以忽略，有人提出在中心站中只产生和接收频率较低的中频信号(1～3GHz)。这样，在RoF系统的光纤中光波只携带中频信号，但在基站中就必须进行中频到毫米波的变换和逆变换。电域的上/下变频需要毫米波振荡器和毫米波混频器，这些都会增加基站的成本。

各种技术都有自己的应用场合和优点，但大多系统复杂，成本高，难以推广。

发明内容

本发明的目的在于解决现有毫米波光纤传输系统下行链路结构复杂，成本高，不易产生频率可调谐毫米波信号的问题，提供一种毫米波光纤传输系统下行链路结构及频率可调谐毫米波生成方法，调谐是通过改变激光器的波长来实现的。该方案结构简单，易于实现，性能稳定，成本低廉，适于应用和推广。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种毫米波光纤传输系统下行链路结构，包括中心站1、基站2和光纤3。中心站1和基站2通过光纤3连接，其特征在于：所述的中心站1的结构是，一个激光器1-1通过尾纤连接一个偏振控制器1-2，所述的偏振控制器1-2通过光纤与一个双电极马赫-贞德尔调制器1-4的输入端相连。数字基带信号1-3和射频信号1-8分别从双电极马赫-贞德尔调制器1-4的两个电输入端接入，双电极马赫-贞德尔调制器1-4的输出端通过一段保偏光纤1-5和一个环形器1-6的2号端口相连。另一个激光器1-7通过尾纤和环形器1-6的1号端口相连，环形器1-6的3号端口通过光纤3连接到基站2。所述的基站2的结构是，一个与所述光纤3连接的光探测器2-1的电输出端与一个带通滤波器2-2的输入端相连，带通滤波器2-2的输出端与一个毫米波放大器2-3的输入端连接，毫米波放大器2-3的输出端与一个毫米波发射天线24连接。

一种毫米波光纤传输系统下行链路频率可调谐毫米波产生方法。上述的毫米波光纤传输系统下行链路结构产生频率可调谐毫米波，其特征在于：在中心站1中，将一路由激光器1-1产生的光波注入双电极马赫-贞德尔调制器1-4，数字基带信号1-3和射频信号1-8分别加到双电极马赫-贞德尔调制器1-4的两个电极。从双电极马赫-贞德尔调制器1-4输出的光波中除了受数字基带信号1-3调制的光载波外，还包含以射频信号1-8频率为间隔的梳状光谱。另一路光波由另一个激光器1-7产生，在环形器1-6的1号端口输入，2号端口输出，注入到保偏光纤1-5中，产生受激布里渊散射。在保偏光纤1-5中对前一路梳状光谱中某频点的光波进行受激布里渊放大。从环形器1-6的3号端口输出的携带有数字基带信号1-3的光载波和某频点受到放大的光波在基站2的光探测器2-1处差拍，产生携带有数字基带信号1-3的毫米波信号，通过带通滤波器2-2选出需要的频率成分，由天线2-4发射出去。

上述毫米波频率的调谐方法是：通过改变激光器1-7所产生光波的频率就可以对从双电极马赫-贞德尔调制器1-4输出的梳状光谱中的某一光波分量进行频率选择性放大，并在光探测器2-1的电输出端产生相应频率的毫米波信号。

本发明的原理：如附图1所示，激光器1-1产生波长为λc的光波，经过偏振控制器1-2，输入到双电极马赫-贞德尔光调制器1-4。在双电极马赫-贞德尔光调制器1-4的两个电极分别输入数字基带信号1-3和射频信号1-8。

从双电极马赫-贞德尔光调制器1-4输出的光波信号电场的表达式为

E_out(t)＝E_cexp[jω_c(t-Δτ)+jφ_M+jφ_PN(t-Δτ)]

        +E_cexp[jω_ct+jβcos(ω_st)+jφ_PN(t)]

        ＝E_out-1(t)+E_out-2(t)                        (1)

E_c为输入光波电场振幅，φ_M为PSK调制的两种随机相位状态，相位状态“0”代表数字信号0，相位状态“π”代表数字信号1，ω_c为光波的中心角频率，β为调相指数，β＝πV_M/V_π，V_M是射频信号幅度，V_π为调相器半波电压，ω_s是射频信号角频率，Δ_τ是双电极马赫-贞德尔光调制器中两臂的时延差。

其中，

E_out-1(t)＝E_cexp[jω_c(t-Δτ)+jφ_M+jφ_PN(t-Δτ)]          (2)

E_out-2(t)＝E_cexp[jω_ct+jβcos(ω_st)+jφ_PN(t)]           (3)

(2)式表明，调制器一个臂中的光波受到φ_M的数字相位调制，而(3)式表明，调制器另一个臂中的光波受到角频率为ω_s的连续相位调制。由(3)式可得：

E_out-2(t)＝E_c{cos[ω_ct+βcos(ω_st)+φ_PN(t)]+jsin[ω_ct+βcos(ω_st)+φ_PN(t)]}

        ＝E_c{cos[ω_ct+φ_PN(t)]cos[βcos(ω_st)]-sin[ω_ct+φ_PN(t)]sin[βcos(ω_st)]

        +jsin[ω_ct+φ_PN(t)]cos[βcos(ω_st)]+jcos[ω_ct+φ_PN(t)]sin[βcos(ω_st)]}

        ＝Re[E_out-2(t)]+jIm[E_out-2(t)]

其中：

$\mathrm{Re}\left[E_{\mathrm{out}-2}\left(t\right)\right]=E_c\{\cos [{\mathrm{\ω}}_{c}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]J_0\left(\mathrm{\β}\right)$

$+2\cos [{\mathrm{\ω}}_{c}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n}\left(\mathrm{\β}\right)\cos \left(2n{\mathrm{\ω}}_{s}t\right)$

$-2\sin [{\mathrm{\ω}}_{c}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n-1}\left(\mathrm{\β}\right)\cos \left[(2n-1){\mathrm{\ω}}_{s}t\right]\}$

$=E_c\{\cos [{\mathrm{\ω}}_{c}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]J_0\left(\mathrm{\β}\right)$

$+\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n}\left(\mathrm{\β}\right)[\cos ({\mathrm{\ω}}_{c}t+2n{\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right))+\cos ({\mathrm{\ω}}_{c}t-2n{\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right))]$

$-\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n-1}\left(\mathrm{\β}\right)[\sin [{\mathrm{\ω}}_{c}t+(2n-1){\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]+\sin [{\mathrm{\ω}}_{c}t-(2n-1){\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]]\}$

$=E_c\{\cos [{\mathrm{\ω}}_{c}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]J_0\left(\mathrm{\β}\right)$

$+\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n}\left(\mathrm{\β}\right)[\cos ({\mathrm{\ω}}_{c}t+2n{\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right))+\cos ({\mathrm{\ω}}_{c}t-2n{\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right))]$

$-\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n-1}\left(\mathrm{\β}\right)[\cos [{\mathrm{\ω}}_{c}t+(2n-1){\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)-\frac{\mathrm{\π}}{2}]+\cos [{\mathrm{\ω}}_{c}t-(2n-1){\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)-\frac{\mathrm{\π}}{2}]]\}$

(4)

$\mathrm{Im}\left[E_{\mathrm{out}-2}\left(t\right)\right]=E_c\{\sin [{\mathrm{\ω}}_{c}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]J_0\left(\mathrm{\β}\right)$

$+2\sin [{\mathrm{\ω}}_{c}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n}\left(\mathrm{\β}\right)\cos \left(2n{\mathrm{\ω}}_s\right)$

$+2\cos [{\mathrm{\ω}}_{c}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^{n-1}{J}_{2n-1}\left(\mathrm{\β}\right)\cos \left[(2n-1){\mathrm{\ω}}_{s}t\right]\}$

$=E_c\{\sin [{\mathrm{\ω}}_{c}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]J_0\left(\mathrm{\β}\right)$

$+\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n}\left(\mathrm{\β}\right)[\sin ({\mathrm{\ω}}_{c}t+2n{\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right))+\sin ({\mathrm{\ω}}_{c}t-2n{\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right))]$

$+\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n-1}\left(\mathrm{\β}\right)[\cos [{\mathrm{\ω}}_{c}t+(2n-1){\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]+\cos [{\mathrm{\ω}}_{c}t-(2n-1){\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]]\}$

$=E_c\{\sin [{\mathrm{\ω}}_{c}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]J_0\left(\mathrm{\β}\right)$

$+\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n}\left(\mathrm{\β}\right)[\sin ({\mathrm{\ω}}_{c}t+2n{\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right))+\sin ({\mathrm{\ω}}_{c}t-2n{\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right))]$

$-\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n-1}\left(\mathrm{\β}\right)[\sin [{\mathrm{\ω}}_{c}t+(2n-1){\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)-\frac{\mathrm{\π}}{2}]+\sin [{\mathrm{\ω}}_{c}t-(2n-1){\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)-\frac{\mathrm{\π}}{2}]]\}$

(5)

$E_{\mathrm{out}-2}\left(t\right)=E_c\{J_0\left(\mathrm{\β}\right)\exp [{\mathrm{j\ω}}_{c}t+{\mathrm{j\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]$

$+\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n}\left(\mathrm{\β}\right)\exp [{\mathrm{j\ω}}_{c}t+j2n{\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{j\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]$

$+\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n}\left(\mathrm{\β}\right)\exp [{\mathrm{j\ω}}_{c}t-j2n{\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{j\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]$

$-\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n-1}\left(\mathrm{\β}\right)\exp [{\mathrm{j\ω}}_{c}t+j(2n-1){\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{j\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)-j\frac{\mathrm{\π}}{2}]$

$-\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n-1}\left(\mathrm{\β}\right)\exp [{\mathrm{j\ω}}_{c}t-j(2n-1){\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{j\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)-j\frac{\mathrm{\π}}{2}]\}---\left(6\right)$

由上式可知，E_out-2(t)中包含以f_c为中心频率，nf_s为边频的梳状光波模式。

通过受激布里渊放大的选择特性，对梳状光谱中频率位于f_c+2Nf_s的光信号进行放大，放大倍数为δ，则双电极马赫-贞德尔光调制器1-4的输出光波经放大后的表达式为：

$E_{\mathrm{out}\_\mathrm{Amp}}\left(t\right)=E_c\exp [{\mathrm{j\ω}}_c(t-\mathrm{\Δ\τ})+{\mathrm{j\φ}}_M+{\mathrm{j\φ}}_{\mathrm{PN}}(t-\mathrm{\Δ\τ})]$

$+E_c\{J_0\left(\mathrm{\β}\right)\exp [{\mathrm{j\ω}}_{c}t+{\mathrm{j\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]$

$+{(-1)}^N{\mathrm{\δJ}}_{2N}\left(\mathrm{\β}\right)\exp ({\mathrm{j\ω}}_{c}t+j2N{\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{j\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right))$

$+\underset{\stackrel{n=1}{n\≠N}}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n}\left(\mathrm{\β}\right)\exp ({\mathrm{j\ω}}_{c}t+j2n{\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{j\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right))$

$+\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n}\left(\mathrm{\β}\right)\exp ({\mathrm{j\ω}}_{c}t-j2n{\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{j\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right))$

$-\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n-1}\left(\mathrm{\β}\right)\exp [{\mathrm{j\ω}}_{c}t+j(2n-1){\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{j\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]$

$+\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{(-1)}^n{J}_{2n-1}\left(\mathrm{\β}\right)\exp [{\mathrm{j\ω}}_{c}t-j(2n-1){\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{j\φ}}_{\mathrm{PN}}\left(t\right)]\}---\left(7\right)$

E_{out_Amp}(t)信号经过基站2的光探测器2-1实现差频，产生携带有数字基带信息的毫米波信号δJ_2N(β)cos[2Nω_st-φ_M+ω_cΔτ+φ_PN(t)-φ_PN(t-Δτ)]。一般情况下，双电极马赫-贞德尔光调制器1-4两路的光程差Δτ为零，所以毫米波信号可以表示为：

δJ_2N(β)cos(2Nω_st-φ_M)

通过调整β的数值，使第2N阶第一类贝塞尔函数J_2N(β)最大，这样其它谐波分量就受到了抑制。即使输入到双电极马赫-贞德尔光调制器的射频信号幅度V_M受到限制，无法使β值满足J_2N(β)最大的要求，频率为2Nf_s的毫米波信号的幅度仍然较大，适于发送，因为产生频率为2Nf_s的毫米波信号所对应的梳状光谱受到了布里渊放大，放大倍数δ较大。

本发明中若激光器1-7使用可调谐半导体激光器便可改变泵浦光源的波长，从而对双电极马赫-贞德尔光调制器1-4输出的梳状光谱进行频率选择性放大，经过光电转换后就能产生不同频率的毫米波。

由此本方案实现了毫米波光纤传输系统的下行链路中可调谐毫米波的生成。

以下对本发明作进一步的说明：

双电极马赫-贞德尔光调制器1-4在较高的驱动电压下表现出非线性调制特性。图2给出了双电极马赫-贞德尔光调制器1-4在单一射频信号驱动情况下，由非线性调制产生的梳状光谱。由于本传输系统中，数字基带信号调制在波长为λc的光载波上，所以不受布里渊增益带宽的限制，使系统的传输带宽大于100MHz。

激光器1-7作为泵浦光源通过环形器从反方向注入到保偏光纤1-5中。对泵浦光的功率进行设置，使其大于光纤中产生受激布里渊散射的门限，这样只需使泵浦光的频率比要放大的光谱谱线的频率高11GHz，就可以实现该谱线的增强，如图3所示。

另外，在具体实现系统的时候一定要对激光器1-7进行良好的温度控制，因为一般半导体激光器波长的漂移量为0.2～0.3nm/℃，激光器很小的波长变化就会使光电转化的毫米波信号有很大的频率漂移，严重影响系统的性能。

本发明与现有技术相比较，具有以下显而易见的优点：

(1)利用一个双电极马赫-贞德尔光调制器1-4便实现了同时传输数字基带信号和射频信号，省去光调相外差技术中一般使用的马赫-贞德尔强度调制器，使整个系统得到了简化，成本降低。

(2)用双电极马赫-贞德尔光调制器1-4在单一频率较低射频信号驱动下，由相位调制产生梳状光谱图，从而在接收端光电二极管处实现光信号的差拍，产生频率符合需求的毫米波信号，解决了频率较高的毫米波信号难以产生的问题。

(3)通过改变激光器1-7的波长，可以选择性地对以射频信号1-8的频率为间隔的梳状光谱中的某频点光波进行放大，从而产生不同频率的毫米波信号，实现了毫米波频率的调谐。

(4)免去了使用掺铒光纤放大器，降低了系统成本。

附图说明

图1是毫米波光纤传输系统下行链路结构图。

图2是双电极马赫-贞德尔光调制器1-4在单一射频信号驱动下产生的梳状光谱图。

图3显示了由激光器1-7产生的泵浦光波和需要放大的梳状光谱分量。

具体实施方式

本发明的一个优先实施范例是：参见图1，本毫米波光纤传输系统的下行链路结构，包括中心站1、基站2和光纤3，中心站1和基站2通过光纤3连接。在所述的中心站1中，一个激光器1-1和一个偏振控制器1-2通过尾纤相连，所述的偏振控制器1-2通过光纤与一个双电极马赫-贞德尔调制器1-4的输入端相连。数字基带信号1-3和射频信号1-8分别输入双电极马赫-贞德尔调制器1-4的两个电极。双电极马赫-贞德尔调制器1-4的输出端连接一段保偏光纤1-5，保偏光纤1-5的输出端和环形器1-6的2号端口相连。另一个激光器1-7通过尾纤和环形器1-6的1号端口相连，环形器1-6的3号端口通过光纤3连接到基站2的光探测器2-1。在所述的基站2中，光探测器2-1的电输出端与一个带通滤波器2-2的输入端相连，带通滤波器2-2的输出端与一个毫米波放大器2-3的输入端连接，毫米波放大器2-3的输出端与一个毫米波发射天线2-4连接。

在本实施范例中，本毫米波光纤传输系统下行链路频率可调谐毫米波产生方法是采用上述的毫米波光纤传输系统下行链路结构产生频率可调谐毫米波。在中心站1中，将一路由激光器1-1产生的光波注入双电极马赫-贞德尔调制器1-4，数字基带信号1-3和射频信号1-8分别加到双电极马赫-贞德尔调制器1-4的两个电极。从双电极马赫-贞德尔调制器1-4输出的光波中除了受数字基带信号1-3调制的光载波外，还包含以射频信号1-8频率为间隔的梳状光谱。另一路光波由另一个激光器1-7产生，在环形器1-6的1号端口输入，2号端口输出，注入到保偏光纤1-5中，产生受激布里渊散射。在保偏光纤1-5中对前一路梳状光谱中某频点的光波进行受激布里渊放大。从环形器1-6的3号端口输出的携带有数字基带信号1-3的光载波和某频点受到放大的光波在基站2的光探测器2-1处差拍，产生携带有数字基带信号1-3的毫米波信号，通过带通滤波器2-2选出需要的频率成分，由天线2-4发射出去。

激光源1-1产生1578.53nm波长的信号光波，线宽为1MHz，功率为1mW。双电极马赫-贞德尔光调制器1-4的半波电压V_π设为5V，数字基带信号1-3的幅度为3.14V，射频信号1-8为振幅为3V的10GHz射频信号，经过双电极马赫-贞德尔光调制器调制后产生已调光波和梳状光谱。

为产生40GHz的毫米波信号，需对波长为1578.20nm(频率为190.09THz)的梳状光谱谱线分量进行布里渊放大，所以选激光器1-2作为泵浦光源，其工作波长为1578.11nm(频率为190.101THz)、功率为10mW，。在泵浦功率为10mW时，光纤中的布里渊放大现象就能提供30dB增益。

基带信号调制的光波和放大后的梳状谱线光波在基站2的光探测器2-1中差拍，生成生40GHz信号。由带通滤波器2-2选出携带调制信息的40GHz毫米波信号，经过天线2-4向空间发送。

Claims (3)

1.一种毫米波光纤传输系统下行链路结构，包括中心站(1)、基站(2)和光纤(3)。中心站(1)和基站(2)通过光纤(3)连接，其特征在于：在所述的中心站(1)的结构是：一个激光器(1-1)通过尾纤连接一个偏振控制器(1-2)，所述的偏振控制器(1-2)通过光纤与一个双电极马赫-贞德尔调制器(1-4)的输入端相连，有数字基带信号(1-3)和射频信号(1-8)分别从双电极马赫-贞德尔调制器(1-4)的两个电输入端接入，双电极马赫-贞德尔调制器(1-4)的输出端通过一段保偏光纤(1-5)和一个环形器(1-6)的2号端口相连；另一个激光器(1-7)通过尾纤和所述环形器(1-6)的1号端口相连，所述环形器(1-6)的3号端口通过所述光纤(3)连接到所述基站(2)。所述的基站(2)的结构是：一个与所述光纤(3)连接的光探测器(2-1)的电输出端和一个带通滤波器(2-2)的输入端相连，带通滤波器(2-2)的输出与一个毫米波大器(2-3)的输入端连接，毫米波放大器(2-3)的输出端与一个毫米波发射天线(2-4)相连。

2.一种毫米波光纤传输系统下行链路频率可调毫米波产生方法。采用权利要求1所述的毫米波光纤传输系统下行链路结构产生频率可调毫米波，其特征在于：在中心站(1)中，将一路由激光器(1-1)产生的光波注入双电极马赫-贞德尔调制器(1-4)，数字基带信号(1-3)和射频信号(1-8)分别加到双电极马赫-贞德尔调制器(1-4)的两个电极，从双电极马赫-贞德尔调制器(1-4)输出的光波中除了受数字基带信号(1-3)调制的光载波外，还包含以射频信号(1-8)频率为间隔的梳状光谱；另一路光波由另一个激光器(1-7)产生，在环形器(1-6)的1号端口输入，2号端口输出，注入到保偏光纤(1-5)中，产生受激布里渊散射；在保偏光纤(1-5)中对前一路梳状光谱中某频点的光波进行受激布里渊放大，从环形器(1-6)的3号端口输出的携带有数字基带信号(1-3)的光载波和某频点受到放大的光波在基站(2)的光探测器(2-1)处差拍，产生携带有数字基带信号(1-3)的毫米波信号，通过带通滤波器(2-2)选出需要的频率成分，由天线(2-4)发射出去。

3.根据权利要求2所述的毫米波光纤传输系统下行链路频率可调谐毫米波生成方法。毫米波频率的调谐方法是：通过改变激光器(1-7)所产生光波的频率就可以对从双电极马赫-贞德尔调制器(1-4)输出的梳状光谱中的某一光波分量进行频率选择性放大，并在光探测器(2-1)的电输出端产生相应频率的毫米波信号。

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