CN105915287A - 一种光纤传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光纤传输系统，该系统主要由光发射机、光接收机及光纤三大部分构成，应用于X波段雷达上，光发射机通过光纤与光接收机连接。光发射机包括LD光源、驱动电路模块、偏振控制器、电光调制器，光接收机包括光电探测器、低噪声放大器与功率放大器，微波信号源提供需要传输的微波RF信号，RF信号通过光发射机中的电光调制器将RF信号调制到光载波上通过光纤传输，光纤用来做系统的传输介质，然后再通过光接收机中的光电探测器来完成光电转换，并送到接收机后面低噪声放大器以及功率放大器部分进行处理。该系统有效地克服了传统微波通信技术中传输介质在远距离微波信号传输时损耗大,抗电磁干扰能力差的影响。

Description

一种光纤传输系统
技术领域
本发明涉及信号传输领域，具体涉及一种光纤传输系统。
背景技术
传统的雷达一般采用电缆对天线接收到的微波信号进行传输,而电缆受到频率特性的影响,随着频率的升高,呈现出指数形式的衰减。同时,电缆容易受到外界系统的干扰,可靠性较差,传输距离受到很大限制。随着现代雷达要求的提高,传输信息量的增化,传输距离的增加,电缆已经不适用于射频微波信号的传输,光纤相较于电缆具有抗干犹能为强、线径细、重量轻及不怕电磁干扰等优点,传输损耗远远低于电缆，通过采用光纤技术进行雷达信号的传输,不仅降低了成本,而且提高了传输质量。
发明内容
本发明提供一种光纤传输系统，利用现有的X波段雷达接收到的回波信号通过由光发射机、光接收机和光纤组成的光纤链路传输取代原有的电缆传输雷达天线信号的系统，解决传统微波通信技术的传输介质在远距离微波信号传输时损耗大，抗电磁干扰能力差，微波段信号频率受到很大程度限制的问题。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
一种光纤传输系统，其由光发射机和光接收机组成，所述光发射机与光接收机通过光纤连接；所述光发射机包括驱动电路模块、LD光源、偏振控制器和电光调制器；所述驱动电路模块的输出端与LD光源的输入端连接，所述LD光源的输出端与偏振控制器的输入端连接，所述偏振控制器的输出端与电光调制器的输入端连接，所述电光控制器连接外部RF信号，所述电光调制器的输出端通过光纤与光接收机连接；所述光接收机包括光电探测器、低噪声放大器和功率放大器，所述光电探测器的输出端与低噪声放大器的输入端连接；所述光电探测器通过光纤与光发射机的电光调制器相连；所述低噪声放大器输出端与功率放大器输入端连接，所述功率放大器与外部RF信号相连。
进一步地，所述驱动电路模块进一步包括自动温度控制电路、自动功率控制电路以及MCU主控电路；所述自动温度控制电路、自动功率控制电路分别与MCU主控电路相连；所述自动温度控制电路、自动功率控制电路的输出端分别与LD光源相连。
进一步地，所述低噪声放大器包括晶体管和微带电路；所述晶体管的输入端与光电探测器的输出端相连，所述晶体管的输出端与微带电路的输入端相连；所述微带电路的输出端与功率放大器的输入端相连。
进一步地，所述系统应用于现有的X波段雷达上。
进一步地，所述LD光源选用分布反馈结构的激光器作为光源。
本发明的优点与效果是：
设置光发射机和光接收机，在光发射机设置驱动电路模块、LD光源、偏振控制器和电光调制器，在光接收机设置光电探测器、低噪声放大器和功率放大器，光发射机和光接收机之间通过光纤传输，采用光纤技术进行雷达信号的传输，降低了成本，同时也提高了传输质量，有效地克服了传统微波通信技术中传输介质在远距离微波信号传输时损耗大,抗电磁干扰能力差的影响。
附图说明
图1为本发明的结构原理框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
一种光纤传输系统，由光发射机和光接收机组成，光发射机与光接收机通过光纤连接；光发射机包括驱动电路模块、LD光源、偏振控制器和电光调制器；驱动电路模块的输出端与LD光源的输入端连接，LD光源的输出端与偏振控制器的输入端连接，偏振控制器的输出端与电光调制器的输入端连接，电光控制器连接外部RF信号，电光调制器的输出端通过光纤与光接收机连接；光接收机包括光电探测器、低噪声放大器和功率放大器，光电探测器的输出端与低噪声放大器的输入端连接；光电探测器通过光纤与光发射机的电光调制器相连；低噪声放大器输出端与功率放大器输入端连接，功率放大器与外部RF信号相连。
LD光源为分布反馈结构的半导体激光二极管，通过正向偏置电流驱动，使半导体P区和N区的交界处产生粒子激励，电子及带电空穴在电流驱动下往高能级跃迁，然后又从高能级回复到低能级，同时释放一个光子，即实现其发光，该光源作为载波来在光纤传输外部RF信号。LD光源用于将LD光源发出的光作为载波来在光纤传输外部RF信号。
驱动电路模块进一步包括自动温度控制电路、自动功率控制电路以及MCU主控电路；自动温度控制电路、自动功率控制电路分别与MCU主控电路相连；自动温度控制电路、自动功率控制电路的输出端分别与LD光源相连。驱动电路模块用于驱动LD光源发光，稳定LD光源的温度以及输出功率。
自动温度控制电路用于保证LD光源稳定工作，LD光源半导体激光器受温度影响较大，主要由于其阀值电流随着温度升高而升高，而外微分量子效率随着温度升高而降低。随着温度的升高阀值电流上升，外微分量子效率降低，导致LD光源输出光功率降低，超过一定温度值时，LD光源不再工作。所述自动功率控制电路用于稳定LD光源的输出功率，由于自动温度控制存在一定误差，以及随时间老化，输出功率的下降，所述自动功率控制电路能稳定LD光源的输出功率。所述MCU主控电路用于控制自动温度控制电路、自动功率控制电路，并通过串口的串口通信协议发送指令给自动温度控制电路、自动功率控制电路来设置LD光源工作参数。
偏振控制器用于控制LD光源发出的非偏振光转变为偏振光，入射到电光调制器中，使该调制器工作在最佳状态。所述偏振控制器采用三环型机械式偏振控制器，其采用了三个固定延迟的波片，通过调节波片的角度可使输出光偏振态(SOP)完全覆盖Poincare球表面，另外，其灵活的结构设计便于安装不同工作波长的多种类型光纤。偏振控制器用于控制LD光源发出的非偏振光转变为偏振光，入射到电光调制器中，使电光调制器工作在最佳状态。
电光调制器选用LiNb03电光强度调制器作为调制器，用于将外部输入的RF信号调制到光载波上，以便于RF信号通过光纤传输。
光电探测器采用PIN光电二极管作为光电探测器，用于将检测到的光信号还原成电信号，PIN光电二极管响应频率高，可高达10GHZ,响应速度快，供电电压低，工作十分稳定。
低噪声放大器用于接收信号的前端第一级放大，其增益不是很大，主要是噪声系数小，防止噪声淹没有用信号，为信号的滤波起放大作用。所述低噪声放大器进包括晶体管和微带电路，晶体管的输入端与光电探测器的输出端相连，晶体管的输出端与微带电路的输入端相连；微带电路的输出端与功率放大器的输入端相连。晶体管采用Agilent公司的ATF36077(超低噪声伪形态高电子迁移率晶体管)，主要用于噪声匹配，所述微带电路的电解质材料采用Rogers公司的R04350，主要用于功率匹配。
功率放大器采用飞思卡尔公司的LDMOS功率管MRF21010构成一款E类功率放大器，用于信号发射的最后一级,主要是增大发射信号的功率，减少噪声在信号传输中的噪声干扰。
本发明的工作过程为：微波信号源提供系统需要传输的外部RF信号,外部RF信号通过光发射机中的电光调制器将外部RF信号调制到合适的电平输出,待传输的外部RF信号被调制到光载波上,通过光纤传输,光纤用来做系统的传输介质,再通过光接收机中的光电探测器完成光电转换，并送到接收机后面低噪声放大器以及功率放大器部分进行处理。

Claims (5)

1.一种光纤传输系统，其特征在于：
由光发射机和光接收机组成，所述光发射机与光接收机通过光纤连接；
所述光发射机包括驱动电路模块、LD光源、偏振控制器和电光调制器；所述驱动电路模块的输出端与LD光源的输入端连接，所述LD光源的输出端与偏振控制器的输入端连接，所述偏振控制器的输出端与电光调制器的输入端连接，所述电光控制器连接外部RF信号，所述电光调制器的输出端通过光纤与光接收机连接；
所述光接收机包括光电探测器、低噪声放大器和功率放大器，所述光电探测器的输出端与低噪声放大器的输入端连接；所述光电探测器通过光纤与光发射机的电光调制器相连；所述低噪声放大器输出端与功率放大器输入端连接，所述功率放大器与外部RF信号相连。
2.根据权利要求1所述的一种光纤传输系统，其特征在于：所述驱动电路模块进一步包括自动温度控制电路、自动功率控制电路以及MCU主控电路；所述自动温度控制电路、自动功率控制电路分别与MCU主控电路相连；所述自动温度控制电路、自动功率控制电路的输出端分别与LD光源相连。
3.根据权利要求1所述的一种光纤传输系统，其特征在于：所述低噪声放大器包括晶体管和微带电路；所述晶体管的输入端与光电探测器的输出端相连，所述晶体管的输出端与微带电路的输入端相连；所述微带电路的输出端与功率放大器的输入端相连。
4.根据权利要求1所述的一种光纤传输系统，其特征在于：所述系统应用于现有的X波段雷达上。
5.根据权利要求1所述的一种光纤传输系统，其特征在于：所述LD光源选用分布反馈结构的激光器作为光源。
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