CN104081694A - 光子rf发生器 - Google Patents

光子rf发生器 Download PDF

Info

Publication number
CN104081694A
CN104081694A CN201280069238.9A CN201280069238A CN104081694A CN 104081694 A CN104081694 A CN 104081694A CN 201280069238 A CN201280069238 A CN 201280069238A CN 104081694 A CN104081694 A CN 104081694A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
phase
modulation
modulator
signal generator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280069238.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104081694B (zh
Inventor
P.格赫尔菲
F.斯科蒂
F.拉格赫扎
A.博戈尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Original Assignee
Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB filed Critical Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Publication of CN104081694A publication Critical patent/CN104081694A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104081694B publication Critical patent/CN104081694B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2575—Radio-over-fibre, e.g. radio frequency signal modulated onto an optical carrier
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B2210/00—Indexing scheme relating to optical transmission systems
    • H04B2210/006—Devices for generating or processing an RF signal by optical means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

RF信号发生器(50)具有：光学部件(10)，用于输出在光频率上分隔的光载波信号；以及调制器(20)，布置成采用中间频率来调制所述光载波信号，以生成边带。将相位调制应用于边带或光载波中的一个或多个，而没有将相位调制应用于信号的其它信号，以及调制器具有用于相位调制信号和信号的其它信号的集成光路。检测器部件(30)执行外差检测，以便组合相位调制和其它信号，以输出具有相位调制的RF信号。通过具有集成光路，这些光路的相对相位能够比使用光纤萨格纳克干涉仪和光隔离器更为稳定，从而实现高级无线电通信中的使用。

Description

光子RF发生器
技术领域
本发明涉及RF信号发生器、具有这类RF发生器的发射器以及使用这类RF发生器的对应方法。
背景技术
无线网络的能力在过去十年具有显著增长，从而通过引入新概念、如个人通信、多媒体通信和普遍存在通信而揭示电信的新前景，其改变我们的通信、交互和生活方式。近来，利用无线电宽带多载波通信系统(其能够提供高速传输数据(大约数Gbps)，并且能够工作在“复杂”情形、如其中大楼聚集引起存在强多径的市区)，从而毫米波技术设想至少在短程以许多Gb/s来交换大量数据的可能性。多载波带宽信号的使用降低因多径传播引起的失真效果。多载波传输技术、例如跳频或信道感测能够避免使用深衰减谱分量，从而提供进行作为每个副载波的连接的信号噪声比的函数来进行自适应调制的机会。另外，如果宽带多载波传输在毫秒频带进行，则因大气吸收引起的强衰减使系统能够限制干扰和任何其它通信系统。显然，这是室内系统的短程通信的情况。这些技术还提供对通信进行加密以便获得信息的增加安全性的可能性。
但是，多载波系统要求高稳定性和低相位噪声副载波，并且这是特别在毫米波范围中实现的最关键方面之一。另外，纯电子射频(RF)生成结构在高频因上变频过程而具有不同限制(电磁干扰、失真和高相位噪声)。
利用适当激光器的本征相位稳定性，适当光电子架构能够克服纯电子RF生成的限制，并且生成具有低失真和优良谱纯度的高频信号。另外，光域中RF发生器提供固有地更灵活的解决方案，其促进用于软件定义无线电(SDR)应用的可再配置多载波发射器的实现。
SDR技术的一个优点在于，有可能利用具有不同标准(UMTS、GSM、LTE、WiMAX、卫星传输等)、经由软件所编程的相同收发器硬件。重要的是要注意，当前，由于RF信号生成的限制以及模数转换器(ADC)的模拟带宽(大约2-3 GHz)(其要求一级或多级上变频和下变频)，所有电气技术不是完全允许各传输频率的SDR的概念。
因此，通过引入光子技术所得到的RF生成系统帮助实现“灵活性”的目标，因为它能够扩展其功能性(例如经过软件配置在移动终端中添加或更新新服务)和“可再配置性”，从而允许系统重新编程以扩展终端的能力而无需更换硬件，使得大量通信标准能够从单个收发器来管理。 
过去数年中，提出了用于生成相位稳定射频(RF)信号的基于光子解决方案的解决方案，从而避免在无线电发射器的有噪混合器中的上变频。实际上，光电二极管中的两个连续波(CW)激光器的外差检测在其频率差生成正弦信号，其能够用作RF载波。如果也调制激光器之一，则其调制形状直接在RF传递给差拍信号。当两个差拍CW激光器相互锁相时，所生成的RF信号特别稳定。这是CW激光器通过光滤波从锁模激光器(MLL)的模式来选择时的情况。MLL的本征锁相条件确保所生成RF信号的极低相位噪声，特别是在MLL按照作为光时钟进行工作的再生配置来驱动时。此外，选择具有可变波长解谐的激光器模式的可能性允许具有可调谐频率的RF载波的灵活产生，潜在地生成MLL重复率的任何多频(仅受到所利用光电二极管的带宽限制)。从P. Ghelfi、F. Scotti、A. T. Nguyen、G. Serafino、A. Bogoni、的“Novel Architecture for a Photonics-Assisted Radar Transceiver based on a Single Mode-Locking Laser”(IEEE Photon. Technol. Lett.，vol. 23，no. 10，第639-641页，2011年2月)中已知这种振幅调制。
在Z. Li、W. Li、H. Chi、X. Zhang、J. Yao的“Photonic generation of phase-coded microwave signal with large frequency tenability”(IEEE Photon. Technol. Lett.，vol. 23，no. 11，第712-714页，2011年6月(以下称作Li))中，示出类似外差检测和MZM，以便得到两个边带，来提供在不同频率的两个光载波。一个边带的相位调制由光纤萨格纳克干涉仪来提供。
发明内容
本发明的一个目的是提供改进的设备或方法。按照第一方面，提供一种RF信号发生器，其具有：光学部件，用于输出在光频率上分隔某个频率差的两个或更多光载波信号；以及调制器，布置成采用中间频率来调制两个或更多光载波信号，以生成边带信号。调制器还布置成将相位调制应用于边带信号或者光载波信号中的一个或多个，而没有将相位调制应用于边带信号或者光载波信号中的其它信号。调制器具有用于相位调制信号以及没有对应相位调制的其它信号的集成光路。检测器部件布置成将相位调制信号的至少一个与没有对应相位调制的其它信号的至少一个相组合，以输出具有与这些信号的光频率中的差对应的频率并且具有相位调制的RF信号。  
通过具有用于相位调制信号和其它信号的集成光路，这些光路的相对相位能够比使用具有光隔离器的光纤萨格纳克干涉仪的已知布置更为稳定。因此，没有引入路径之间的不希望的相对相位差，并且较小相位稳定性出现在后续RF信号中，例如参见图1。这种改进的相位稳定性对于实现高级无线电通信中的使用是值得注意的。光隔离器是已知光纤萨格纳克布置的一个特征，其使简单地集成已知布置是不切实际的，因此避免对光隔离器帮助实现集成光路的使用的需要。   
任何附加特征能够加入这些方面或者从其中放弃，以及下面更详细描述一部分。一种这样的附加特征是调制器布置成将相位调制仅应用于边带信号或者仅应用于光载波信号，并且检测器部件布置成使得组合信号包括边带信号的至少一个以及光载波信号的至少一个。与Li(其使用两个边带信号而抑制载波)相比，边带和载波的这种组合能够更简单并且更易于集成，例如参见图2。这避免使用反传播信号，这能够降低对反射的灵敏度，并且因此能够导致更好的性能。此外，它还避免隔离器的使用(其集成是不切实际的)，并且因此还实现调制器的集成。
另一种这样的附加特征是包括锁模激光器的光学部件。这是提供在不同频率并且锁相在一起的这种光载波的便利方式，例如参见图2。
另一种这样的附加特征是调制器还布置成提供振幅调制，使得RF信号经过振幅和相位编码，例如参见图2。
另一种这样的附加特征是检测器部件布置成进行在不同频率的相位调制的和其它信号的多个组合，使得RF信号具有在多个频率的分量。这能够帮助某些应用，例如参见图3。
另一种这样的附加特征是RF信号发生器具有在使用中可控的电滤波器，以用于选择输出分量中的哪一个。这能够帮助装置成为更加可适应的，例如参见图4。
另一种这样的附加特征是调制部件具有马赫-曾德尔调制器以及耦合成驱动马赫-曾德尔调制器的直接数字合成器部件。例如参见图6。这类装置能够实际集成。 
另一种这样的附加特征是RF信号发生器具有光滤波器以用于选择将信号的哪一个馈送给检测器部件。例如参见图5或图6。再次，这能够使装置成为更加可适应的。
另一种这样的附加特征是调制器包括IQ调制器，其具有两个分支，并且具有分支之一上的相位调制器。
例如参见图7。再次，这种类型的调制器能够更易地集成。 
另一种这样的附加特征是调制器布置成使得中间频率在使用中是可控的。例如参见图5、图6或图7。这能够帮助装置在使用中成为更加可适应的。
本发明的另一方面提供一种发射器，其具有带有如上所述特征的任何组合的RF信号发生器，布置成使用数据信号来控制RF信号发生器的相位调制，以及具有耦合到RF信号发生器以用于控制RF信号发生器的RF信号输出的频率的频率控制部件以及耦合成用于传送RF信号发生器的RF信号输出的天线。例如参见图5。
本发明的另一方面提供一种使用如上所述RF信号发生器来输出RF信号的方法。 
附加特征的任一个能够组合在一起并且与任一方面相组合。特别是通过与其它现有技术进行比较，其它效果和结果将是本领域的技术人员显而易见的。能够进行许多变更和修改，而没有背离本发明的权利要求书。因此，应当清楚地知道，本发明的形式只是说明性的，而不是要限制本发明的范围。
附图说明
现在将参照附图、作为举例来描述可如何实施本发明，附图包括：
图1示出根据实施例的RF发生器的示意图， 
图2-4示出根据其它实施例的RF发生器的示意图，以及
图5-7示出根据实施例、具有RF发生器的发射器的示意图。
具体实施方式
将针对具体实施例并且参照某些附图来描述本发明，但是本发明并不局限于此，而仅受权利要求书限制。所述附图只是示意性的，并且是非限制性的。附图中，为了便于说明，部分元件的尺寸可能经过放大，而没有按规定比例绘制。
定义：
在本描述和权利要求书中使用术语“包括”的情况下，它并不排除其它元件或步骤，并且不应当被理解为限制到此后所列部件。在提到单数名词时使用不定冠词或定冠词、例如“一”、“一个”、“该”、“所述”的情况下，这包括那个名词的复数，除非另加具体说明。
提到软件能够包含在处理硬件上直接或间接可执行的按照任何语言的任何类型的程序。
提到电路能够包含处理器、硬件、处理硬件或者在任何程度上集成的任何种类的逻辑或模拟电路，而并不局限于通用处理器、数字信号处理器、ASIC、FPGA、分立组件或逻辑等。提到处理器预计包含使用多个处理器(例如，其可集成在一起，或者在同一节点中并存，或者分布在不同位置)的实现。  
提到调制器预计包含适合于调制光载波信号的任何种类的调制器，而并不局限于所述类型。
提到集成光路预计包含光子集成电路、例如由半导体或聚合物或者其它材料所制成的那些，其中波导通过光刻或其它技术来形成，而并不局限于特定材料或者集成度，以便适合避免光纤所引入的相位不稳定性。
缩写词：
RF     射频
SDR  软件定义无线电
ASE  放大自发发射
UMTS    通用移动电信系统
GSM 全球移动通信系统
WiMAX  全球微波接入互通
ADC  模数转换器
CW   连续波
MLL  锁模激光器
DDS  直接数字合成器
MZM 马赫-曾德尔调制器
IQ     同相/正交
SSA  信号源分析器
AM    振幅调制
FBG  光纤布拉格光栅
AF     自相关函数
OBPF     光带通滤波器
DFBG     差分光纤布拉格光栅
介绍
通过对实施例的介绍，首先将论述常规布置中产生的问题。许多努力已经投入RF载波的光子生成，但是关于无线电信号中的光学引入软件定义的振幅或相位编码极少有发表。这是有用的，因为无线电通信要求不同的相位/振幅调制格式以用于优化系统性能。因此，光学引入通用相位调制的能力可帮助克服调制电子带宽限制，从而避免使用昂贵的高频组件，还为调制选择提供更大灵活性和可再配置性。
要光学地生成在特定载波频率fc的振幅和/或相位调制的RF信号，需要采用频率解谐fc来外差两个稳定CW激光器，其中之一必须经过振幅/相位调制。外差检测涉及将相位调制边带与非相位调制边带相组合，使得相位调制没有抵消。这个过程中的一个实际问题是在没有影响其相互相位稳定性的情况下单独处理两个激光器。另一方面，如果激光器均通过相同设置的基带信号来调制，则相位信息在外差之后会丢失。Li中使用的萨格纳克干涉仪将边带之一用光波长滤波器和光隔离器分离并且阻塞。但是，光隔离器使得集成这个方面是不切实际的，并且萨格纳克干涉仪的光纤部件表示存在用于两个边带的独立光纤路径，其将引入两个载波之间的某种相对相位不稳定性，这将作为RF输出中的相位噪声出现。
图1，根据第一实施例的RF发生器
图1示出RF发生器50的实施例的示意图。发生器具有光学部件10，用于向调制器20输出在光频率上分隔某个频率差的两个或更多光载波信号，其中调制器20布置成采用中间频率IF来调制两个或更多光载波信号，以生成边带信号。调制器能够将相位调制应用于边带信号或者光载波信号中的一个或多个，而没有将相位调制应用于边带信号或者光载波信号中的其它信号。要注意，调制器具有用于相位调制信号以及没有对应相位调制的其它信号的集成光路。检测器部件30布置成将相位调制信号的至少一个与没有对应相位调制的其它信号的至少一个相组合。输出是具有与这些信号的光频率中的差对应的频率并且具有相位调制的RF信号。  
这在一些情况下能够同时在多个载波频率实现具有灵活载波频率的软件可定义相位调制的RF脉冲的光学生成，并且具有适合于高级无线电通信的相位稳定性。光学部件能够具有两个激光束(例如通过从MLL模式进行选择)，其能够通过在中间频率fI的信号来振幅调制。这样，在检测器、例如光电二极管之后，若干分量会存在。在频率fc±fI的分量、即原始激光器模式与所生成边带之间的外差会产生预期振幅和相位调制。因此，检测器之后并且中心在fc±fI的RF滤波器能够用来选择预期RF信号。
如果两个以上CW激光器(例如由MLL所提供)通过在fI的信号来调制并且在光电二极管中采用充分带宽来外差，则这种方案能够易于扩展到生成灵活载波无线电信号。在这种情况下，振幅/相位调制RF信号在±fI从所考虑激光器之间的任何差拍频率来生成。然后，一组RF滤波器能够用来选择在预期载波频率的信号。 
图2至图4，RF发生器的其它实施例 
图2示出与图1相似的RF发生器的实施例的示意图。在这种情况下，光学部件采取MLL 60的形式，并且调制器布置成输出边带以及光载波之一。MLL是生成具有良好相位稳定性的载波的特别有效方式。通过使调制器向检测器输出边带以及光载波的至少一个，这帮助使调制器能够避免如同Li中那样对使用反传播信号的需要。避免这些能够降低对反射的灵敏度，并且因此能够产生更好的性能。此外，它还避免使用其集成是不切实际的隔离器。 
图3示出与图1相似的RF发生器的实施例的示意图。在这种情况下，检测器部件布置成输出具有在若干RF频率的分量并且具有相位调制的RF。这对不同应用是有用的，并且能够在制造时或者在使用中实现对不同标准的更简易自适应。
图4示出与图3相似的RF发生器的实施例的示意图。在这种情况下，提供电气开关或带通滤波器80以用于选择输出RF分量的哪一个。能够提供控制器70以用于使用常规电路或软件控制使用中的选择。这些实施例的任一个能够具有调制器进行的振幅以及相位调制。
图5，具有RF发生器的发射器的示意图
图5示出具有与图4相似的RF信号发生器50的发射器200的一实施例。频率控制部件210向调制器提供IF输入。将检测器部件的输出馈送到RF天线300。   
图6，具有基于MZM的RF发生器的发射器。
图6示出发射器的实施例。光学部件采取MLL 60的形式，其馈送OBPF 150以用于选择涉及哪些波长并且因而涉及哪一个频率分隔。调制器采取由DDS 170所驱动的MZM 160的形式。采用在中间频率的信号来调制RF载波的操作必须不影响未调制载波的相位稳定性。一种感兴趣解决方案采用低频高质量直接数字合成器(DDS)来生成调制信号，其还实现调制波形和中间频率的变化，因而实现软件定义无线电信号。DDS能够接收或生成IF信号，并且能够接收数据信号供传输。检测器部件采取光电检测器180的形式。可切换电滤波器190的阵列在光电检测器之后提供。将所选RF分量输出到RF放大器140，其馈送至天线300。 
在这种方案中，振幅和相位调制通过作为振幅调制器(在这种情况下为马赫-曾德尔调制器(MZM))的电调制信号所施加的单一电信号来应用。如图6所示，进入MZM的谱具有在载波频率的谱线。在MZM的输出，谱线具有边带，其经过调制，通过围绕各边带的加阴影锥形所示。在光电检测器之后，谱具有在与光分量之间的频率中的差对应的频率的分量。在差处于未调制载波与调制边带之间的情况下，调制则出现在RF信号分量中。在RF滤波之后，谱表明，这些调制边带之一选择用于输出到天线。 
使用MZM的操作示例：
基于MZM的这种方案在测试示例中使用采取重复率为10000 MHz的再生光纤MLL的形式的激光器源来实现。带宽为0.4 nm的光带通滤波器(OBPF)用来选择五种相邻模式，其进入在其正交点偏置的MZM。五种模式通过16位400M采样/s DDS来调制。在这种情况下，调制信号是带宽为25 MHz并且中心在等于100 MHz或184 MHz的fI的脉冲线性啁啾频率，如以下所述。对5 μs的时长扫描频率，之后接着10 μs的0V-DC信号，以便生成15 μs的周期的5 μs雷达脉冲。调制产生围绕各激光器模式的边带，以及当这样生成的光信号由50 GHz带宽光电二极管检测到时，产生模式与边带之间的所有差拍。带宽为40 MHz并且中心在9900 MHz和39816 MHz的两个RF滤波器然后在fI分别等于100 MHz和184 MHz时用来交替选择相位调制信号(以便匹配滤波器的中心频率)。 
首先，DDS设置成生成大约100 MHz的线性啁啾，并且使用中心在9900 MHz的RF滤波器。由DDS所生成的信号有效的上变频到9900 MHz，从而产生跨25 MHz的线性啁啾脉冲，并且因此能够有效地上变频振幅和相位调制信号。此外，脉冲振幅显示大约40 dB的消光比。 
通过将DDS设置成生成中心在184 MHz的啁啾信号并且替换RF滤波器，可产生在39816 MHz的相位调制脉冲信号。在39816 MHz的载波的相位稳定性不受移位过程影响，从而确认所提出方案适合于生成高级无线电系统的高频信号。 
图7，用于基于IQ调制器来生成多载波振幅/相位调制RF信号的发射器。
图7示出与图6相似的布置。在这种情况下，MLL 60向采取DFBG 360的形式的光滤波器馈电。调制器采取具有两个分支的I/Q调制器的形式。在第一分支中，存在与相位调制器330串联的振幅调制器AM 340。在另一分支中是IF调制器350。光滤波器320在检测器180之前提供。RF带通滤波器310在天线300之前提供。如从图7所示的谱图能够看到，在DFBG的输出，只有两个谱线存在，其选择成给予预期频率分隔。这两个载波由调制器的第一分支给予相位和振幅调制。没有被给予这种相位和振幅调制的边带由调制器的第二分支来产生。添加这些以给出在光滤波器的输入所示的谱，其具有调制载波和未调制边带，与具有调制边带和未调制载波的图6的情况形成对照。
调制载波之一由光滤波器取出，使得光电检测器基于载波与边带之间的差频来产生明确输出，并且保持电域中的振幅和相位调制。    
当振幅和相位调制均应用于RF信号时，使两个调制使用这种IQ调制器单独进行是便利的。一种用于仅应用振幅调制的方案之前已经实现，但是IQ调制器的所有控制端口的使用还允许振幅和相位调制，如以下所述。
在这种情况下，信号沿光I/Q调制器的两个不同路径分离。在第一路径中，两种模式均经过振幅和相位调制。振幅调制经过AM端口来应用，而相位调制通过施加到偏置的信号Φ(t)来执行，其控制两个分支之间的相互相移(偏置P)。在第二路径中，两种模式均通过在频率fI的低相位噪声正弦信号所驱动的载波抑制振幅调制来调制成生成新的略微偏移的分量，从而生成两个±1阶边带。在调制器的输出的所产生信号显示六个谱分量。在它们之间两对分量在NΔv+fI(类似为NΔv-fI)的频率差，以及每对中的分量之一通过Φ(t)来相位调制。如果这些分量在光电二极管中来外差，则两对均生成在NΔv+fI(或者在NΔv-fI)的频率载波的RF信号，但是一个RF信号通过Φ(t)来相位调制，而另一个通过-Φ(t)来调制，因此它们会相互干扰。因此，在检测光电二极管中的分量之前，必须抑制分量对之一。这能够通过从MLL中滤出相位调制模式之一或者滤出fI偏移新分量之一进行。在光电二极管之后，在NΔv+fI(或者在NΔv-fI)的RF滤波器能够选择预期相位调制雷达脉冲。
甚至在这种情况下，如果两个以上CW激光器(例如由MLL所提供)由IQ调制器来调制，则该方案能够易于扩展到生成灵活载波无线电信号。图6和图7的两种方案均能够实现，从而利用为了不同目的已经用于光通信中的市场销售装置。
对于在IQ调制器的情况下的振幅调制(对于市场销售的装置高达40 GHz)，基于MZM的方案中的调制带宽与装置带宽相关。在这最后一种情况下的相位调制带宽取决于偏置控制端口带宽，其对商业装置限制到数MHz，但是能够设计成具有较高带宽。对于所提出的两种方案，振幅/相位调制操作不影响原始载波的稳定性。
使用I/Q调制器的操作示例
在一个示例中，所利用的激光源是重复率为9954 MHz和中心波长为1554.5 nm的再生光纤MLL。双光纤布拉格光栅(DFBG)用来选择在19908 MHz的解谐的两个非相邻模式，其中具有非预期相邻模式的25 dB的抑制。两种所选模式然后进入光I/O调制器中。沿I/Q调制器的支路之一，通/断振幅调制(AM)应用于输入激光器模式以形成无线电脉冲。波形发生器以3 μs的周期时长为1 μs的矩形脉冲来调制两种激光器模式，并且调制深度接近1。此外，将相位调制添加到激光器模式，以利用低频和低噪声DDS所驱动的偏置P端口。在I/O调制器的第二支路中，载波抑制调制通过将相对MZM设置到最小传输点来得到。调制通过波形合成器产生在fI=5084 MHz、振幅为0.7 Vπ的正弦信号来驱动，因此从原始模式将两种模式分离为在+/-fI的四个新谱分量。
为了抑制两个原始载波之一，带宽为6 GHz的光纤布拉格光栅(FBG)用作陷波滤波器。将所产生的信号发送给50 GHZ带宽光电二极管。中心在25000 MHz、带宽为25 MHz的RF滤波器用来选择非抑制振幅和相位调制原始激光器模式与通过偏移fI的另一原始模式所得到的激光器谱线之间的在24992 MHz的感兴趣差拍。当然，能够选择除了所述之外的其它值。
结束语
所提出的实施例能够实现任意振幅/相位调制RF脉冲的光学生成，其中与当前电子解决方案相比具有下列优点的部分或全部。
载波频率能够对总共100 GHz的宽范围扩展，从而允许具有改进功能性的无线电系统的开发。
高相位稳定性能够与载波频率无关地实现。
载波频率能够灵活地设置。
在一些实施例中，低频高质量DDS帮助准许软件定义调制信号(其被传递给MLL的模式)的生成而没有影响其相互相位稳定性。
频率灵活性能够对近或远频率来实现(如同分别在跳频中或者多协议无线电系统中一样)。
载波能够同时(多载波生成)或者交替地生成或者甚至连续改变。调制信号还能够同时改变，从而实现波形分集技术。
所述实施例的至少一部分甚至在极高载波频率也能够生成具有优良稳定性的软件定义振幅/相位编码RF脉冲，并且能够仅使用单一商业装置来这样做，具有用于宽带调制的潜力。因此，它能够帮助以降低复杂度和成本来实现新一代高级无线电系统。 
在权利要求书之内能够设想其它变更和实施例。

Claims (12)

1.一种RF信号发生器，具有：
光学部件，用于输出在光频率上分隔某个频率差的两个或更多光载波信号，
调制器，布置成采用中间频率来调制所述两个或更多光载波信号以生成边带信号，所述调制器还布置成将相位调制应用于所述边带信号或者所述光载波信号的一个或多个，而没有将所述相位调制应用于所述边带信号或者光载波信号中的其它信号，所述调制器具有用于所述相位调制信号并且用于没有对应相位调制的所述信号中的其它信号的集成光路，以及  
检测器部件，布置成将所述相位调制信号的至少一个与没有对应相位调制的所述其它信号的至少一个相组合，以输出具有与这些信号的光频率中的差对应的频率并且具有所述相位调制的RF信号。
2.如权利要求1的RF信号发生器，所述调制器布置成将所述相位调制仅应用于边带信号或者仅应用于光载波信号，并且所述检测器部件布置成使得所述组合信号包括所述边带信号的至少一个以及所述光载波信号的至少一个。
3.如权利要求1或2所述的RF信号发生器，所述光学部件包括锁模激光器。
4.如以上权利要求中的任一项所述的RF信号发生器，所述调制器还布置成提供振幅调制，使得所述RF信号经过振幅和相位编码。
5.如以上权利要求中的任一项所述的RF信号发生器，所述检测器部件布置成进行在不同频率的相位调制的和其它信号的多个组合，使得所述RF信号具有在多个频率的分量。
6.如权利要求5所述的RF信号发生器，还具有在使用中可控以用于选择输出所述分量中的哪一个的电滤波器。
7.如以上权利要求中的任一项所述的RF信号发生器，所述调制部件具有马赫-曾德尔调制器以及耦合成驱动所述马赫-曾德尔调制器的直接数字合成器部件。
8.如权利要求7所述的RF信号发生器，还具有用于选择将所述信号中的哪一个馈送到所述检测器部件的光滤波器。
9.如以上权利要求中的任一项所述的RF信号发生器，所述调制器包括IQ调制器，其具有两个分支，并且具有所述分支之一上的相位调制器。
10.如以上权利要求中的任一项所述的RF信号发生器，所述调制器布置成使得所述中间频率在使用中是可控的。
11.一种发射器，具有：如以上权利要求中的任一项所述的RF信号发生器，布置成使用数据信号来控制所述RF信号发生器的所述相位调制；频率控制部件，耦合到所述RF信号发生器，以用于控制所述RF信号发生器的所述RF信号输出的频率；以及天线，耦合成用于传送所述RF信号发生器的所述RF信号输出。
12. 一种使用如权利要求1至10中的任一项所述的RF信号发生器来输出RF信号的方法。
CN201280069238.9A 2012-02-07 2012-02-07 光子rf发生器 Active CN104081694B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2012/052015 WO2013117216A1 (en) 2012-02-07 2012-02-07 Photonic rf generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104081694A true CN104081694A (zh) 2014-10-01
CN104081694B CN104081694B (zh) 2016-08-24

Family

ID=45562344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280069238.9A Active CN104081694B (zh) 2012-02-07 2012-02-07 光子rf发生器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20150110494A1 (zh)
EP (1) EP2813010B1 (zh)
CN (1) CN104081694B (zh)
WO (1) WO2013117216A1 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10009106B2 (en) 2012-05-14 2018-06-26 Acacia Communications, Inc. Silicon photonics multicarrier optical transceiver
EP3039745B1 (en) * 2013-08-30 2021-12-22 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) A signal generator for a phased array antenna
US9413471B2 (en) * 2013-11-14 2016-08-09 Lockheed Martin Corporation High performance compact RF receiver for space flight applications
US9170108B1 (en) 2014-06-12 2015-10-27 Honeywell International Inc. Controlled modulation of light beam with highly stable suppression of carrier or sidebands
US9755754B2 (en) 2015-02-24 2017-09-05 Lockheed Martin Corporation Electro-absorption modulator adaptive equalizer systems and methods
US9705280B2 (en) 2015-02-24 2017-07-11 Lockheed Martin Corporation Systems and methods for adaptively controlling a thermoelectric cooler
EP3269053B1 (en) * 2015-03-12 2018-12-12 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) A receiver for a phased array antenna
US9698911B2 (en) 2015-06-30 2017-07-04 Lockheed Martin Corporation Systems, devices, and methods for photonic to radio frequency downconversion
US9658477B2 (en) 2015-06-30 2017-05-23 Lockheed Martin Corporation Systems, devices, and methods for photonic to radio frequency upconversion
CN106961306B (zh) * 2017-02-24 2019-05-07 西安电子科技大学 利用嵌入IM调制器的Sagnac环和DPMZM调制器级联产生八倍频毫米波的装置
US11209714B2 (en) * 2019-07-17 2021-12-28 Lawrence Livermore National Security, Llc Radio frequency passband signal generation using photonics
US11444690B2 (en) 2019-07-17 2022-09-13 Lawrence Livermore National Security, Llc Timing measurement apparatus
US11159241B2 (en) 2019-07-18 2021-10-26 Lawrence Livermore National Security, Llc High power handling digitizer using photonics
US11184087B2 (en) 2019-08-08 2021-11-23 Lawrence Livermore National Security, Llc Optical encoder devices and systems
US11032009B1 (en) * 2020-07-23 2021-06-08 Lg Electronics Inc. Method and apparatus for generating signal of user equipment and base station in wireless communication system
CN113206706B (zh) * 2021-03-25 2022-06-17 中国人民解放军空军工程大学 一种基于光子技术的高频宽带跳频信号产生装置及其方法
CN114337731B (zh) * 2021-11-30 2023-03-21 中国科学院半导体研究所 一种光跳频通信系统和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070058751A1 (en) * 2005-09-13 2007-03-15 Korea Electronics Technology Institute I/Q modulator using current-mixing and direct conversion wireless communication transmitter using the same
CN101465692A (zh) * 2009-01-07 2009-06-24 北京邮电大学 光的ofdm系统中单边带光信号的调制方法和发射装置
CN102017299A (zh) * 2008-05-02 2011-04-13 贝尔法斯特女王大学 反向天线系统
CN102183303A (zh) * 2011-02-23 2011-09-14 上海大学 基于循环移频方式的梳状谱发生系统及方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4001039A1 (de) * 1990-01-16 1991-07-18 Standard Elektrik Lorenz Ag Optisches kabelfernseh-uebertragungssystem
SE501070C2 (sv) * 1993-03-26 1994-11-07 Ericsson Telefon Ab L M System och förfarande för dispersionskompensering i fiberoptiska höghastighetssystem
US5532857A (en) * 1994-09-07 1996-07-02 Ael Industries, Inc. Wide dynamic range optical link using DSSC linearizer
US7639597B2 (en) * 2000-07-19 2009-12-29 Steve J Shattil Method and apparatus for transmitting signals having a carrier-interferometry architecture
US20030193705A1 (en) * 2001-11-08 2003-10-16 Anderson William W. Photonic constant envelope RF modulator
JP4053787B2 (ja) * 2002-02-27 2008-02-27 沖電気工業株式会社 搬送波抑圧光パルス列生成方法及び装置並びにグレーティング装置
US7103622B1 (en) * 2002-10-08 2006-09-05 Analog Devices, Inc. Direct digital synthesizer with output signal jitter reduction
US6765519B2 (en) * 2002-12-23 2004-07-20 Agilent Technologies, Inc. System and method for designing and using analog circuits operating in the modulation domain
DE102005006162B3 (de) * 2005-02-10 2006-08-17 Infineon Technologies Ag Sende-/Empfangseinrichtung mit einem eine einstellbare Vorverzerrung aufweisenden Polar-Modulator
US9153928B2 (en) * 2006-03-10 2015-10-06 Imra America, Inc. Optical signal processing with modelocked lasers
US20070229937A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Lothar Benedict Josef Moeller Inexpensive terahertz wave generator
US7634201B2 (en) * 2006-09-05 2009-12-15 Oewaves, Inc. Wideband receiver based on photonics technology
US8055207B2 (en) * 2006-12-06 2011-11-08 Broadcom Corporation RF receiver with fast baseband switching
WO2008137204A1 (en) * 2007-03-20 2008-11-13 Massachusetts Institute Of Technology Modulator for frequency-shift keying of optical signals
JP5250736B2 (ja) * 2007-06-26 2013-07-31 ユニバーシテ ラバル 光周波数コムのビートスペクトルの基準付け
JP4906103B2 (ja) * 2007-07-06 2012-03-28 日本電信電話株式会社 光変調回路および光伝送システム
JP2011181691A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Advantest Corp パルスレーザ、光周波数安定化レーザ、測定装置および測定方法
US8831441B2 (en) * 2010-06-03 2014-09-09 Hitachi, Ltd. Optical communication system, optical receiver, optical transponder, wavelength multiplexing optical communication system, wavelength multiplexing receiving device, and wavelength multiplexing optical transponder
US8543009B2 (en) * 2010-12-03 2013-09-24 Raytheon Company Method and apparatus for synthesizing ultra-wide bandwidth waveforms
US8750441B2 (en) * 2010-12-20 2014-06-10 Texas Instruments Incorporated Signal cancellation to reduce phase noise, period jitter, and other contamination in local oscillator, frequency timing, or other timing generators or signal sources
ES2625655T3 (es) * 2010-12-22 2017-07-20 Omnisens S.A. Método y aparato de medición optoelectrónica de Brillouin
US8618966B2 (en) * 2011-02-22 2013-12-31 Nucript LLC Photonic assisted analog-to-digital conversion using phase detection
JP5803164B2 (ja) * 2011-03-10 2015-11-04 富士通株式会社 光送信器
US9485028B2 (en) * 2011-06-01 2016-11-01 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Modulator for optical transmitter
US8515285B2 (en) * 2011-07-25 2013-08-20 Harris Corporation RF communications device including an optical link and related devices and methods
WO2013078432A1 (en) * 2011-11-21 2013-05-30 California Institute Of Technology Integrated light source independent linewidth reduction
US8451528B1 (en) * 2012-09-13 2013-05-28 Ram Photonics, LLC Method and apparatus for generation of coherent frequency combs

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070058751A1 (en) * 2005-09-13 2007-03-15 Korea Electronics Technology Institute I/Q modulator using current-mixing and direct conversion wireless communication transmitter using the same
CN102017299A (zh) * 2008-05-02 2011-04-13 贝尔法斯特女王大学 反向天线系统
CN101465692A (zh) * 2009-01-07 2009-06-24 北京邮电大学 光的ofdm系统中单边带光信号的调制方法和发射装置
CN102183303A (zh) * 2011-02-23 2011-09-14 上海大学 基于循环移频方式的梳状谱发生系统及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
P. GHELFI ET.AL: "Novel Architecture for a Photonics- Assisted Radar Transceiver based on a Single Mode-Locking Laser", 《 IEEE PHOTON. TECHNOL. LETT》, vol. 23, no. 10, 28 February 2011 (2011-02-28), XP002684313, DOI: doi:10.1109/LPT.2011.2120605 *
Z. LI ET.AL: "Photonic generation of phase-coded microwave signal with large frequency tunability", 《IEEE PHOTON. TECHNOL. LETT》, vol. 23, no. 11, 31 July 2011 (2011-07-31) *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2813010B1 (en) 2016-01-13
EP2813010A1 (en) 2014-12-17
WO2013117216A1 (en) 2013-08-15
US20150110494A1 (en) 2015-04-23
CN104081694B (zh) 2016-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104081694B (zh) 光子rf发生器
CN109842451B (zh) 利用双偏振正交相移键控调制器实现微波信号光子学变频和多通道移相的方法
CN108768539B (zh) 光子型微波二分频方法及光子型微波二分频器
US11038268B2 (en) Signal generator for a phased array antenna
Hirata et al. Low-phase noise photonic millimeter-wave generator using an AWG integrated with a 3-dB combiner
FI20175838A1 (en) Moving radio frequency and time over long distances
CN109861759A (zh) 基于相干光频率梳的频率分集阵列实现装置及方法
US6791734B2 (en) Method and apparatus for information modulation for impulse radios
CN112165361A (zh) 一种频率范围可调谐的光信道化装置及方法
CN111416667A (zh) 一种宽带信道化接收机
US10520759B2 (en) Opto-electronic oscillator and method of generating an electrical carrier signal
CN103346840B (zh) 一种产生多倍频低噪声微波信号的装置
CN112448771B (zh) 一种微波光子宽带接收机
US20170244165A1 (en) A transceiver for a phased array antenna
CN112039596A (zh) 一种宽带可调谐多频段的微波上变频系统
CN109951224A (zh) 基于双偏振调制器和偏振调制器实现相位编码信号生成的装置及方法
CN104683035B (zh) 一种用于高频窄带信号的光下变频方法及系统
Ghelfi et al. Novel architecture for a photonics-assisted radar transceiver based on a single mode-locking laser
JP4889951B2 (ja) 光周波数安定化装置
CN114024616B (zh) 一种偏振态独立调制实现的多路变频结构
CN104852272A (zh) 多波长谐波频率时域合成的光学函数信号发生器
CN106301590B (zh) 基于保偏光纤光栅的可调谐频移键控信号产生装置及其方法
WO2017050053A1 (zh) 光发射装置、发射方法、光接收装置及接收方法
Zhou et al. A tunable multi-frequency optoelectronic oscillator based on stimulated Brillouin scattering
Camatel et al. 2-PSK homodyne receiver based on a decision driven architecture and a sub-carrier optical PLL

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant