CN109104245A - 多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统包括通道模块、波分复用模块、第一光纤耦合器、声光移频器、法拉第旋转镜、光纤放大器、长光纤、解波分复用模块、光电探测器模块；所述通道模块包括若干调制稳时通道，所述调制稳时通道与所述波分复用模块对应的波长输入端口连接；本发明对于多通道信号的稳时传输分为非共路部分和共路部分两部分，其中共路部分对各通道长距离传输的路径采用了同一段光纤进行同时传输，它们各个通道所经历的环境变量是一致的，因此各个通道之间的共路部分一致性较好，且使得系统得到了进一步的简化。

Description

多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统

技术领域

本发明涉及射频信号光纤传输的微波光子学领域，具体涉及一种多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统。

背景技术

多通道宽带射频信号的稳时传输技术在射频信号远距离传输、雷达相控阵技术等领域具有广泛的应用。传统的射频信号通常采用射频电缆进行的信号传输，其重量大，损耗大，价格高等劣势，对于非合作信号的接收通常其信号带宽很大，传统的电学系统受到电子瓶颈的限制，随着信号的带宽往高频上扩展带来的器件成本的提升及系统难度的增加会越来越显著。而光纤具有重量轻、损耗极低、价格低廉等优点。但是由于光纤容易受到外界的温度、振动、压力的扰动，从而使得其内部传输的信号的延时发生波动，为了抑制这种信号在光纤中传输所导致的信号相位波动，需要引入光纤稳时传输技术。

一般的多通道光纤传输技术通常是由多条单路光纤传输系统堆积在一起组成的，其原理简单，但光路比较庞大，所用光纤较多，为了满足相应的各路光纤长度要求通常需要进行繁琐的配相工作，而且对于现有的稳时传输技术会在所传输的电信号中加入一个低频的信号，通过该低频信号在光纤中的传输来解算出相应的光纤中的光程的波动，进而通过反馈控制技术来抑制光纤受到的外界干扰。由于在所传输的信号中加入了低频导频信号，所以其通常在接收端也会有相应的导频信号被一起解调出来，而且其稳定控制精度与导频频率成正比，因此这种技术限制了其整体系统性能。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统包括通道模块、波分复用模块、第一光纤耦合器、声光移频器、法拉第旋转镜、光纤放大器、长光纤、解波分复用模块、光电探测器模块；所述通道模块包括若干调制稳时通道，所述调制稳时通道与所述波分复用模块对应的波输入端口连接，所述波分复用器的输出端口与所述第一光纤耦合器的A端口相连，所述第一光纤耦合器的B端口与所述光纤放大器的输入端相连，所述光纤放大器的输出端和所述解波分复用模块的输入端通过所述长光纤连接，所述解波分复用模块的输出端连接所述光电探测器模块，所述声光移频器的两端分别与所述法拉第旋镜、所述第一光纤耦合器的C端口连接。

较佳的，所述调制稳时通道包括激光器、调制器、第二光纤耦合器、光环形器、光纤拉伸器、第三光纤耦合器、光电探测器、信号处理模块；所述激光器的光输出端与所述调制器的光输入端相连接，所述调制器的光输出端与所述第二光纤耦合器D端口相连接，所述第二光纤耦合器的E端口与所述光环形器的G端口相连接，所述第二光纤耦合器的F端口与所述第三光纤耦合器的J端口连接，所述光纤拉伸器的两端分别与所述光环形器的H端口、所述波分复用器的输入端口连接，所述光环形器的I端口与所述第三光纤耦合器的K端口相连。

较佳的，所述第三光纤耦合器的L端口与所述光电探测器输入端相连接，所述光电探测器的输出信号接入所述信号处理模块，所述信号处理模块的输出端接入所述光纤拉伸器的电输入端进行反馈控制。

较佳的，所述激光器设置为DFB激光器，各所述调制稳时通道与所述波分复用器上各所述调制稳时通道中所述激光器输出波长相对应的所述波输入端口连接。

较佳的，所述声光移频器将光信号进行移频，用于后续形成拍频信号。

较佳的，所述光电探测器模块包括若干射频信号光电探测器，用于将若干射频信号从光域还原到电域。

较佳的，所述光环形器从所述G端口输入的光会从所述H端口输出，从所述H端口输入的光从I端口输出。

较佳的，所述光电探测器设置为低频探测器，所述光电探测器的截止频率高于两倍所述声光移频器的声光移频频率，用于将包含光纤链路的相位波动信息的信号转变为可处理的电信号。

较佳的，所述信号处理模块采用FPGA进行信号处理运算，完成相位信息的解调及反馈控制信号的产生。

较佳的，所述调制器设置为马赫增德尔型相位调制器。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明对于多通道信号的稳时传输分为非共路部分和共路部分两部分，其中共路部分对各通道长距离传输的路径采用了同一段光纤进行同时传输，它们各个通道所经历的环境变量是一致的，因此各个通道之间的共路部分一致性较好，且使得系统得到了进一步的简化。非共路部分利用耦合器引出一部分光，通过在另一路采用声光调制技术对光信号进行移频处理以避免干扰所传输的信号，并利用法拉第旋镜将调制光返回，通过在光域干涉的方法将光纤中的相位波动解调出来进行反馈控制处理，故本发明多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统具有极高的精度，避免出现导频信号的干扰问题，实现所述多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统传输射频信号的同时还可降低传输低频微波信号时出现的杂散问题。

附图说明

图1为本发明多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统的电路图；

图2为所述调制稳时通道的电路图。

图中数字表示：

1-通道模块；2-波分复用模块；3-第一光纤耦合器；4-声光移频器；5-法拉第旋镜；6-光纤放大器；7-长光纤；8-解波分复用模块；9-光电探测器模块；10-激光器；11-调制器；12-第二光纤耦合器；13-光环形器；14-光纤拉伸器；15-第三光纤耦合器；16-光电探测器；17-信号处理模块。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

如图1所示，图1为所述多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统的电路图。本发明所述的多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统包括通道模块1、波分复用模块2、第一光纤耦合器3、声光移频器4、法拉第旋转镜5、光纤放大器6、长光纤7、解波分复用模块8、光电探测器模块9。

所述通道模块1包括若干调制稳时通道；如图2所示，图2为所述调制稳时通道的电路图，所述调制稳时通道包括激光器10、调制器11、第二光纤耦合器12、光环形器13、光纤拉伸器14、第三光纤耦合器15、光电探测器16、信号处理模块17。

所述激光器10的光输出端与所述调制器11的光输入端相连接，所述调制器11的光输出端与所述第二光纤耦合器12的D端口相连接，所述第二光纤耦合器12的E端口与所述光环形器13的G端口相连接，所述第二光纤耦合器12的F端口与所述第三光纤耦合器15的J端口连接，所述光纤拉伸器14的两端分别与所述光环形器13的H端口、所述波分复用器2的输入端口连接，所述光环形器13的I端口与所述第三光纤耦合器15的K端口相连。根据各所述调制稳时通道中所述激光器10的波长不同，所述波分复用器2包括若干波输入端口，所述波输入端口和与之相连接的所述激光器10波长匹配。

所述波分复用器2的输出端口与所述第一光纤耦合器3的A端口相连，所述第一光纤耦合器3的B端口与所述光纤放大器6的输入端相连，所述光纤放大器6的输出端和所述解波分复用模块8的输入端通过所述长光纤7连接，所述解波分复用模块8的输出端连接所述光电探测器模块9，所述声光移频器4的两端分别与所述法拉第旋镜5、所述第一光纤耦合器3的C端口连接。

所述第三光纤耦合器15的L端口与所述光电探测器16输入端相连接，所述光电探测器16的输出信号接入所述信号处理模块17，所述信号处理模块17的输出端接入所述光纤拉伸器14的电输入端进行反馈控制。

所述激光器10为DFB激光器，各所述调制稳时通道所用的所述激光器10波长和与之相连的所述波分复用器2波输入端口的输入波长相匹配。

所述声光移频器4将光信号进行移频，用于后续形成拍频信号，方便相位信号解调。

所述光电探测器模块9包括若干射频信号光电探测器，用于将若干射频信号从光域还原到电域。

所述光环形器13的G端口输入光会从H端口输出，H端口输入光会从I端口输出。

所述光电探测器16设置为低频探测器，所述光电探测器16的截止频率高于两倍所述声光移频器4的声光移频频率，用于将包含光纤链路的相位波动信息的信号转变为可处理的电信号。

所述信号处理模块17采用FPGA进行实时信号处理，完成相位信息的解调及反馈控制信号的产生，所用的解调算法为IQ解调算法，相应的反馈控制为数字PID控制技术，具有很高的实时性。

所述通道模块1中的各个所述调制稳时通道的结构都相同，各所述调制稳时通道中的所述激光器10的波长不一样。

所述调制器11设置为马赫增德尔型相位调制器。

所述声光调制器4的移频频率不超过2MHz。

具体的，各所述调制稳时通道的所述激光器10发出的光经过调制器11使得输出光被信号调制，被调制后的光经过所述第二光纤耦合器12被分成第一支光和第二支光，所述第一支光经过所述光环形器13、所述光纤拉伸器14后到达所述波分复用器2上各通道所述激光器10输出波长相对应的所述波输入端口，然后所述波分复用器2的输出经过所述第一光纤耦合器3，再被分成第三支光和第四支光，所述第三支光通过所述解波分复用模块8的解波分复后直接进入所述光电探测器16，将N路加载在光上的调制信号转换为N路射频信号输出，所述第四支光经过所述声光移频器4后被所述法拉第旋镜5反射回来，反射回来的光依次再经过所述声光移频器4、所述第一光纤耦合器3、所述波分复用器2、所述光纤拉伸器14、所述光环形器13，与被所述第二支光在所述第三光纤耦合器15中发生干涉输出，进入所述光电探测器16，输出为具有两倍声光移频载波的调频电信号，所述调频电信号送入所述信号处理模块17进行光路的相位波动解算，并将反馈控制输出加载到所述光纤拉伸器14上进行反馈控制。

本发明多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统对于多通道信号的稳时传输分为非共路部分和共路部分，其中所述共路部分将各通道长距离传输的路径采用了同一段光纤进行同时传输，各个通道所经历的环境变量是一致的，因此各个通道之间的共路部分一致性较好，使得多通道信号的稳时传输系统得到了进一步的简化。所述非共路部分利用耦合器引出一部分光，通过在另一路采用声光调制技术对光信号进行移频处理以避免干扰所传输的信号，并利用法拉第旋镜将调制光返回，通过在光域干涉的方法将光纤中的相位波动解调出来进行反馈控制处理，故本发明多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统具有极高的稳相精度，避免出现导频信号的干扰问题，实现所述多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统传输射频信号的同时还可降低传输低频微波信号时出现的杂散问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统，其特征在于，包括通道模块、波分复用模块、第一光纤耦合器、声光移频器、法拉第旋转镜、光纤放大器、长光纤、解波分复用模块、光电探测器模块；所述通道模块包括若干调制稳时通道，所述调制稳时通道与所述波分复用模块对应的波长输入端口连接，所述波分复用器的输出端口与所述第一光纤耦合器的A端口相连，所述第一光纤耦合器的B端口与所述光纤放大器的输入端相连，所述光纤放大器的输出端和所述解波分复用模块的输入端通过所述长光纤连接，所述解波分复用模块的输出端连接所述光电探测器模块，所述声光移频器的两端分别与所述法拉第旋镜、所述第一光纤耦合器的C端口连接。

2.如权利要求1所述的多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统，其特征在于，所述调制稳时通道包括激光器、调制器、第二光纤耦合器、光环形器、光纤拉伸器、第三光纤耦合器、光电探测器、信号处理模块；所述激光器的光输出端与所述调制器的光输入端相连接，所述调制器的光输出端与所述第二光纤耦合器D端口相连接，所述第二光纤耦合器的E端口与所述光环形器的G端口相连接，所述第二光纤耦合器的F端口与所述第三光纤耦合器的J端口连接，所述光纤拉伸器的两端分别与所述光环形器的H端口、所述波分复用器的输入端口连接，所述光环形器的I端口与所述第三光纤耦合器的K端口相连。

3.如权利要求2所述的多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统，其特征在于，所述第三光纤耦合器的L端口与所述光电探测器输入端相连接，所述光电探测器的输出信号接入所述信号处理模块，所述信号处理模块的输出端接入所述光纤拉伸器的电输入端进行反馈控制。

4.如权利要求2所述的多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统，其特征在于，所述激光器设置为DFB激光器，各所述调制稳时通道与所述波分复用器上各所述调制稳时通道中所述激光器输出波长相对应的所述波长输入端口连接。

5.如权利要求2所述的多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统，其特征在于，所述声光移频器将光信号进行移频，用于后续形成拍频信号。

6.如权利要求2所述的多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统，其特征在于，所述光电探测器模块包括若干射频信号光电探测器，用于将若干射频信号从光域还原到电域。

7.如权利要求2所述的多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统，其特征在于，所述光环形器从所述G端口输入的光会从所述H端口输出，从所述H端口输入的光从I端口输出。

8.如权利要求2所述的多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统，其特征在于，所述光电探测器设置为低频探测器，所述光电探测器的截止频率高于两倍所述声光移频器的声光移频频率，用于将包含光纤链路的相位波动信息的信号转变为可处理的电信号。

9.如权利要求2所述的多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统，其特征在于，所述信号处理模块采用FPGA进行信号处理运算，完成相位信息的解调及反馈控制信号的产生。

10.如权利要求2所述的多通道无杂散宽频带非合作信号稳时传输系统，其特征在于，所述调制器设置为马赫增德尔型相位调制器。