CN109861645A - 一种用于微波宽带通信的倍频器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于微波宽带通信的倍频器，涉及信号处理技术领域，该倍频器包括：调制模块；光滤波器，光滤波器与第一双平行MZM模块以及第二双平行MZM模块连接；光分束器，其与光滤波器连接；与光分束器连接的检测校准单元；调制模块用于接收载波信号以及待倍频处理信号，将待滤波后的调制信号调制在载波信号上，得到调制信号，进而通过光滤波器滤除调制信号中的载波信号，得到滤波后的调制信号，光分束器将滤波后的调制信号分为两路，其中一路传输至检测校准单元，检测校准单元其用于检测滤波后的调制信号，并对调制模块进行校准。本发明能够稳定地对信号进行多倍频处理，并对倍频信号的无杂散动态范围进行校准，得到高质量的倍频信号。
Description
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种用于微波宽带通信的倍频器。
背景技术
随着通信技术的快速发展，无线通信速率越来越高，在无线通信传输系统中，需要高频高动态范围的信号；
传统的无线通信都是基于电器件实现的，但是受限于电器件性能，生成超高频信号，进行高频信号处理方面愈发困难；
而光信号传输带宽大、损耗低、抗干扰能力强，光电结合的微波光子学可以结合光域和电域的优点，更容易实现高速信号的处理，在无线通信中有很广的应用前景；
因此，急需一种基于光信号原理的倍频器来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于微波宽带通信的倍频器，能够稳定地对信号进行倍频处理，不受设备限制，为信号处理工作提供便利。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种用于微波宽带通信的倍频器，所述倍频器包括：
调制模块，所述调制模块包括相互耦合的第一双平行MZM模块以及第二双平行MZM模块；
光滤波器，所述光滤波器与所述第一双平行MZM模块以及所述第二双平行MZM模块连接；
光分束器，其与所述光滤波器连接；
与所述光分束器连接的检测校准单元；
所述调制模块用于接收载波信号以及待倍频处理信号，将待滤波后的调制信号调制在载波信号上，得到调制信号，进而通过所述光滤波器滤除所述调制信号中的载波信号，得到滤波后的调制信号，所述光分束器将所述滤波后的调制信号分为两路，其中一路传输至所述检测校准单元，所述检测校准单元其用于检测所述滤波后的调制信号，并对所述调制模块进行校准。
在上述技术方案的基础上，所述第一双平行MZM模块包括平行的第一子MZM模块以及第二子MZM模块，所述第二双平行MZM模块包括平行的第三子MZM模块以及第四子MZM模块；
所述光滤波器与所述第一子MZM模块、所述第二子MZM模块、所述第三子MZM模块以及所述第四子MZM模块连接。
在上述技术方案的基础上，所述第一子MZM模块、所述第二子MZM模块、所述第三子MZM模块以及所述第四子MZM模块均配置独立的射频输入端口和直流偏置电压输入端口。
在上述技术方案的基础上，所述倍频器还包括：
信号源模块，其用于发送所述待倍频处理信号；
第一电移相器，用于接收所述待倍频处理信号，经过移相处理后，转发至所述第二子MZM模块；
可调衰减器，用于接收所述待倍频处理信号，经过衰减处理后，转发至所述第三子MZM模块以及预设的第二电移相器；
所述第二电移相器用于接收经过所述可调衰减器处理的所述待倍频处理信号，并转发至所述第四子MZM模块；
其中，所述信号源模块将所述待倍频处理信号发送至所述第一子MZM模块、所述第一电移相器、所述可调衰减器以及所述第二电移相器。
在上述技术方案的基础上，所述倍频器还包括：
偏振单元，其用于进行90°偏振旋转处理；
所述第三子MZM模块以及所述第四子MZM模块通过所述偏振单元与所述光滤波器信号连接。
在上述技术方案的基础上，所述倍频器还包括：
光电转换单元，其用于接收所述滤波后的调制信号，实现光电转换，得到倍频信号。
在上述技术方案的基础上，所述光电转换单元包括依次串联的第一光电探测器以及第一跨阻放大器；
所述第一光电探测器用于接收所述滤波后的调制信号。
在上述技术方案的基础上，所述检测校准单元包括依次串联的第二光电探测器、第二跨阻放大器、电调滤波器以及功率检测装置。
在上述技术方案的基础上，所述检测校准单元还包括校准模块，其用于接收所述功率检测装置的检测结果，并控制所述第一电移相器、所述第二电移相器、所述第一子MZM模块、所述第二子MZM模块、所述第三子MZM模块以及所述第四子MZM模块的工作电压。
在上述技术方案的基础上，所述校准模块分别与所述第一电移相器、所述第二电移相器、所述第一子MZM模块、所述第二子MZM模块、所述第三子MZM模块以及所述第四子MZM模块电连接。
在上述技术方案的基础上，所述倍频器还包括：
激光源单元其用于生成所述载波信号。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明利用马赫增德调制器解决电信号倍频处理难度大的问题，将电信号先转化为光信号进而对光信号进行倍频处理，此方式能够稳定地对信号进行倍频处理，不受设备限制，为信号处理工作提供便利。
(2)本发明能够稳定地对信号进行多倍频处理，并对倍频信号的无杂散动态范围进行校准，得到高质量的倍频信号。
附图说明
图1为本发明实施例1中用于微波宽带通信的倍频器的结构示意图。
图中：1、调制模块；10、第一双平行MZM模块；100、第一子MZM模块；101、第二子MZM模块；11、第二双平行MZM模块；110、第三子MZM模块；111、第四子MZM模块；12、偏振单元；13、激光源单元；2、光滤波器；3、光分束器；4、检测校准单元；40、第二光电探测器；41、第二跨阻放大器；42、电调滤波器；43、功率检测装置；44、校准模块；5、信号源模块；6、第一电移相器；7、可调衰减器；8、第二电移相器；9、光电转换单元；90、第一光电探测器；91、第一跨阻放大器。
具体实施方式
术语注释：
MZM：马赫增德调制器。
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
实施例1
参见图1所示，本发明实施例1提供一种用于微波宽带通信的倍频器，倍频器包括：
调制模块1，调制模块1包括相互耦合的第一双平行MZM模块10以及第二双平行MZM模块11；
光滤波器2，光滤波器2与第一双平行MZM模块10以及第二双平行MZM模块11连接；
光分束器3，其与光滤波器2连接；
与光分束器3连接的检测校准单元4；
调制模块1用于接收载波信号以及待倍频处理信号，将待滤波后的调制信号调制在载波信号上，得到调制信号，进而通过光滤波器2滤除调制信号中的载波信号，得到滤波后的调制信号，光分束器3将滤波后的调制信号分为两路，其中一路传输至检测校准单元4，检测校准单元4其用于检测滤波后的调制信号，并对调制模块1进行校准。
本发明实施例中，调制模块1利用MZM作为核心，接收待倍频处理信号，而待倍频处理信号具体为电信号，而调制模块1利用第一双平行MZM模块10以及第二双平行MZM模块11将待倍频处理信号调制加载在光载波信号上，生成调制信号，进而后再借助光滤波器2过滤载波信号，此时获得的信号记作滤波后的调制信号；
进而利用光分束器3将滤波后的调制信号进行分录，一支输出,即完成倍频处理后的信号，另外一支则输入至检测校准单元4，通过检测校准单元4检测滤波后的调制信号的功率，进而对调制模块1的工作进行调控；
具体操作时，检测校准单元4接收滤除载波后的调制信号，即滤波后的调制信号，实现光电转换后，滤除倍频信号，并检测倍频信号的无杂散动态范围，根据检测结果对调制模块实现校准。
本发明实施例，利用马赫增德调制器解决电信号倍频处理难度大的问题，将电信号先转化为光信号进而对光信号进行倍频处理，并对倍频信号的无杂散动态范围进行校准，得到高质量的倍频信号。此方式能够稳定地对信号进行倍频处理，不受设备限制，为信号处理工作提供便利。
其中，调制模块1为偏振复用双平行MZM模块，
本发明实施例中，第一双平行MZM模块10包括平行的第一子MZM模块100以及第二子MZM模块101，第二双平行MZM模块11包括平行的第三子MZM模块110以及第四子MZM模块111；
光滤波器2与第一子MZM模块100、第二子MZM模块101、第三子MZM模块110以及第四子MZM模块111连接。
其中，第一子MZM模块100以及第二子MZM模块101相互平行，可以是第一子MZM模块100以及第二子MZM模块101相互并联；
第三子MZM模块110以及第四子MZM模块111相互平行，可以是第三子MZM模块110以及第四子MZM模块111相互并联。
需要说明的是，第一子MZM模块100、第二子MZM模块101、第三子MZM模块110以及第四子MZM模块111均配置独立的射频输入端口和直流偏置电压输入端口；
在实际处理过程中，将信号发送至射频输入端口，而在直流偏置电压输入端口施加电压，从而控制，第一子MZM模块100、第二子MZM模块101、第三子MZM模块110以及第四子MZM模块111进行倍频处理；
其中，在实际操作时，使MZM工作在非线性区域，根据倍频数N来选取第一子MZM模块100、第二子MZM模块101、第三子MZM模块110以及第四子MZM模块111的直流偏置电压，N为奇数数，选取最高偏置点，N为偶数时，选取最低偏置点；该偏置点为初始值，工作状态下，会通过检测校准模块进行校准。
本发明实施例中，倍频器还包括：
信号源模块5，其用于发送待倍频处理信号；
第一电移相器6，用于接收待倍频处理信号，经过移相处理后，转发至第二子MZM模块101；
可调衰减器7，用于接收待倍频处理信号，经过衰减处理后，转发至第三子MZM模块110以及预设的第二电移相器8；
第二电移相器8用于接收经过可调衰减器7处理的待倍频处理信号，并转发至第四子MZM模块111；
其中，信号源模块5将待倍频处理信号发送至第一子MZM模块100、第一电移相器6、可调衰减器7以及第二电移相器8；
第一电移相器6以及第二电移相器8分别用于驱动各自对应的MZM模块，具体的，是与各自对应的MZM模块的射频输入端口进行连接，此操作以便进行后续的信号叠加。
本发明实施例中，倍频器还包括：
偏振单元12，其用于进行90°偏振旋转处理；
第三子MZM模块110以及第四子MZM模块111通过偏振单元12与光滤波器2信号连接。
本发明实施例中，倍频器还包括：
光电转换单元9包括依次串联的第一光电探测器90以及第一跨阻放大器91；
第一光电探测器90用于接收光滤波器2发出的调制信号，即滤波后的调制信号。
本发明实施例中，倍频器还包括：
检测校准单元4，其用于接收调制信号进行监测并校准。
本发明实施例中，检测校准单元4包括依次串联的第二光电探测器40、第二跨阻放大器41、电调滤波器42以及功率检测装置43。
本发明实施例中，检测校准单元4还包括校准模块44，其用于接收功率检测装置43的检测结果，并控制第一电移相器6、第二电移相器8、第一子MZM模块100、第二子MZM模块101、第三子MZM模块110以及第四子MZM模块111的工作电压。
在上述技术方案的基础上，倍频器还包括：
激光源单元13，其用于生成载波信号。
另外，对本发明实施例的具体操作步骤进行描述，假设待倍频处理信号的频率f0，为将待倍频处理信号输入到调制模块1中，进行光载波信号调制，生成调制理信号；调制信号经过光滤波器2，将载波滤掉，得到的信号记作滤波后的调制信号，然后输入到光分束器3；光分束器3利用分束公式，将滤波后的调制信号分为两路，一路经输出光电转换单元9实现光电转换输出，输出为频率为N*f0的微波信号，实现N倍频，另外一路输入到检测校准单元4，用于调整MZM的偏置及电移相器的控制电压，优化倍频器输出信号的无杂散动态范围，改善输出信号的线性度；
检测校准单元4中，由光分束器3输入到第二光电探测器40以及第二跨阻放大器41，再经电调滤波器42，电调滤波器42的滤波频率为N*f0，将N*f0信号滤除，滤波后的信号经由功率检测装置43，检测滤波后信号的杂散幅值；
再输入到检测校准单元4，调整以及控制第一电移相器6、第二电移相器8、第一子MZM模块100、第二子MZM模块101、第三子MZM模块110以及第四子MZM模块111的工作电压，优化使得杂散变小，从而提高变频器的线性度；
从而通过光电结合的电路结构，实现信号的多倍频，根据现实需要进行倍频数的切换，通过电域反馈的方式，快速优化线性度；
基于偏振复用双平衡马赫增德尔调制器(MZM)，结合反馈校准电路，实现高线性度的倍频器。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于微波宽带通信的倍频器，其特征在于，所述倍频器包括：
调制模块(1)，所述调制模块(1)包括相互耦合的第一双平行MZM模块(10)以及第二双平行MZM模块(11)；
光滤波器(2)，所述光滤波器(2)与所述第一双平行MZM模块(10)以及所述第二双平行MZM模块(11)连接；
光分束器(3)，其与所述光滤波器(2)连接；
与所述光分束器(3)连接的检测校准单元(4)；
所述调制模块(1)用于接收载波信号以及待倍频处理信号，将待滤波后的调制信号调制在载波信号上，得到调制信号，进而通过所述光滤波器(2)滤除所述调制信号中的载波信号，得到滤波后的调制信号，所述光分束器(3)将所述滤波后的调制信号分为两路，其中一路传输至所述检测校准单元(4)，所述检测校准单元(4)其用于检测所述滤波后的调制信号，并对所述调制模块(1)进行校准。
2.如权利要求1所述的倍频器，其特征在于：
所述第一双平行MZM模块(10)包括平行的第一子MZM模块(100)以及第二子MZM模块(101)，所述第二双平行MZM模块(11)包括平行的第三子MZM模块(110)以及第四子MZM模块(111)；
所述光滤波器(2)与所述第一子MZM模块(100)、所述第二子MZM模块(101)、所述第三子MZM模块(110)以及所述第四子MZM模块(111)连接。
3.如权利要求2所述的倍频器，其特征在于：
所述第一子MZM模块(100)、所述第二子MZM模块(101)、所述第三子MZM模块(110)以及所述第四子MZM模块(111)均配置独立的射频输入端口和直流偏置电压输入端口。
4.如权利要求2所述的倍频器，其特征在于，所述倍频器还包括：
信号源模块(5)，其用于发送所述待倍频处理信号；
第一电移相器(6)，用于接收所述待倍频处理信号，经过移相处理后，转发至所述第二子MZM模块(101)；
可调衰减器(7)，用于接收所述待倍频处理信号，经过衰减处理后，转发至所述第三子MZM模块(110)以及预设的第二电移相器(8)；
所述第二电移相器(8)用于接收经过所述可调衰减器(7)处理的所述待倍频处理信号，并转发至所述第四子MZM模块(111)；
其中，所述信号源模块(5)将所述待倍频处理信号发送至所述第一子MZM模块(100)、所述第一电移相器(6)、所述可调衰减器(7)以及所述第二电移相器(8)。
5.如权利要求4所述的倍频器，其特征在于，所述倍频器还包括：
偏振单元(12)，其用于进行90°偏振旋转处理；
所述第三子MZM模块(110)以及所述第四子MZM模块(111)通过所述偏振单元(12)与所述光滤波器(2)信号连接。
6.如权利要求5所述的倍频器，其特征在于，所述倍频器还包括：
光电转换单元(9)，其用于接收所述滤波后的调制信号，实现光电转换，得到倍频信号。
7.如权利要求6所述的倍频器，其特征在于，所述光电转换单元(9)包括依次串联的第一光电探测器(90)以及第一跨阻放大器(91)；
所述第一光电探测器(90)用于接收所述滤波后的调制信号。
8.如权利要求7所述的倍频器，其特征在于，所述检测校准单元(4)包括依次串联的第二光电探测器(40)、第二跨阻放大器(41)、电调滤波器(42)以及功率检测装置(43)。
9.如权利要求8所述的倍频器，其特征在于：
所述检测校准单元(4)还包括校准模块(44)，其用于接收所述功率检测装置(43)的检测结果，并控制所述第一电移相器(6)、所述第二电移相器(8)、所述第一子MZM模块(100)、所述第二子MZM模块(101)、所述第三子MZM模块(110)以及所述第四子MZM模块(111)的工作电压。
10.如权利要求8所述的倍频器，其特征在于：
所述校准模块(44)分别与所述第一电移相器(6)、所述第二电移相器(8)、所述第一子MZM模块(100)、所述第二子MZM模块(101)、所述第三子MZM模块(110)以及所述第四子MZM模块(111)电连接。
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