CN111464239A - 基于双二进制信号驱动调制器的pam4毫米波产生系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于毫米波通信系统技术领域，具体为基于双二进制信号驱动调制器的PAM4毫米波产生系统。本发明系统使用两个激光器产生两路激光，使用偏振保持光耦合器将两束激光耦合为一束，作为光调制器的光载波；两个单幅度的信号发生器产生两路不同幅度的OOK信号，作为双极化马赫增德尔调制器的两个驱动电压，以此实现两个偏振态上的强度调制；使用光电检测器对该激光进行平方律检测，即得到PAM4毫米波信号；其毫米波载波频率为两个激光器间的频率差。本发明将两个二进制信号调制在两束不同频率激光的偏振态上，利用光电检测器拍频效应产生PAM4毫米波信号，在避免电器件带宽限制的同时，可降低对多幅度DAC的需求，简化系统。

Description

基于双二进制信号驱动调制器的PAM4毫米波产生系统
技术领域
本发明属于毫米波通信系统技术领域，具体涉及一种基于双二进制信号驱动调制器的PAM4毫米波产生系统。
背景技术
随着多媒体服务及应用的飞速发展，对于高容、低延时的无线通信系统需求也愈发强烈，毫米波通信凭借其固有的高带宽特性，使多吉比特数据传输得以实现。同时，毫米波系统易与具有传输低损耗、高带宽和抗电磁干扰等优点的光纤系统结合，成为下一代超宽带无线接入最有前景的备选方案。因此，毫米波系统目前吸引了大量的研究学者，又由于其庞大的应用前景，低成本的毫米波系统更成为了关注的重点。传统的毫米波产生方式是利用电域器件，当需要高频段毫米波，如W波段时，对于电器件带宽要求非常苛刻，且往往需要使用倍频器，使得成本较高。另外，在发射端常使用多幅度数模转换器（DAC）产生多幅度信号，以此来携带更多的信息，如PAM4，PAM8等。而众所周知的是，单幅度的信号发生器更易于实现，成本更低，但只能产生单幅度的信号，如OOK，因而其每符号携带信息量有所限制。
因此，本发明提出了一种基于双二进制信号驱动调制器的PAM4毫米波产生系统。使用两个激光器产生两路激光，使用偏振保持光耦合器将两束激光耦合为一束，作为光调制器的光载波。两个单幅度的信号发生器产生两路不同幅度的OOK信号，作为双极化马赫增德尔调制器的两个驱动电压，以此实现两个偏振态上的强度调制。使用光电检测器对该激光进行平方律检测，即可得到PAM4毫米波信号，其毫米波载波频率为两个激光器间的频率差。此方法将两个二进制信号调制在两束不同频率激光的两个偏振态上，利用光电检测器拍频效应产生PAM4毫米波信号，在避免了电域产生毫米波的同时，降低了对多幅度DAC的需求，简化了系统，降低了成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于双二进制信号驱动调制器的PAM4毫米波产生系统，在避免电器件带宽限制的同时，降低对多幅度DAC的需求，并简化系统，降低成本。
本发明提供的基于双二进制信号驱动调制器的PAM4毫米波产生系统，包括：两个激光器，两个单幅度信号发生器，偏振保持耦合器，双极化马赫增德尔光调制器，光电检测器（PD），其中：
两个激光器用于产生两束不同频率的激光，其频率差为所需毫米波的载波频率；偏振保持耦合器将两束激光耦合为一束；两个单幅度信号发生器产生两路幅度不同的OOK信号，并驱动双极化马赫增德尔调制器，调制器对激光的两个偏振态进行强度调制，调制器的输出经过光电检测器（PD）拍频后，即产生PAM4毫米波信号。
在一个实施例中，所述的基于双二进制信号驱动调制器的PAM4毫米波产生系统，包括：
单幅度信号发生器：用于产生基带OOK信号；
激光器：用于产生指定功率和频率的连续波激光；
双极化马赫增德尔光调制器：用于对激光的两个偏振态进行强度调制；
光电检测器（PD），用于将耦合后的双频率激光拍频产生矢量毫米波信号。
所述的矢量毫米波发生系统，工作过程为：
使用两个激光器生成两个不同频率的激光，其频率间隔为所需的毫米波载波频率，利用偏振保持耦合器将其耦合成一束激光。使用两个单幅度信号发生器产生两个不同幅度的OOK信号，将该信号作为双极化马赫增德尔调制器的两个驱动信号，调制到耦合后的激光上，实现两个偏振态上的强度调制。最后使用光电检测器对该激光拍频，得到PAM4毫米波信号。
本发明利用双二进制信号驱动调制器产生PAM4毫米波，具有结构简单，器件需求低，成本低的特点，使用两个激光器拍频产生毫米波载波，使用两个单幅度信号发生器降低成本，产生了PAM4毫米波信号，该发明将来未来的毫米波系统中发挥巨大作用。
附图说明
图1是本发明中基于双二进制信号驱动调制器的PAM4毫米波产生系统结构图。
图中标号：1为第一激光器，11第二为激光器，2为偏振保持耦合器，3为第一单幅度信号发生器，33为第二单幅度信号发生器，4为双极化马赫增德尔光调制器，5为光电检测器。
具体实施方式
下面结合具体例子和附图，对本发明作进一步说明。
如图1所示，基于双二进制信号驱动调制器的PAM4毫米波产生系统的各部件及功能分别说明如下：
激光器1，产生连续波激光，频率为ω1。激光器11，产生连续波激光，频率为ω2，其中|ω1-ω2|为所需毫米波的载波频率。偏振保持耦合器2，保持激光偏振态不变，将两束激光耦合为一束。单幅度信号发生器3，产生幅度为A1的基带OOK电信号。单幅度信号发生器33，产生幅度为A2的基带OOK电信号。双极化马赫增德尔调制器4，对激光两个偏振态进行强度调制。光电检测器5，用于将双极化光调制器4的输出进行拍频，得到PAM4毫米波信号。
所述的PAM4毫米波产生系统具体连接方式如下。
激光器1和激光器11的输出端与偏振保持耦合器2的光输入端用光纤连接，偏振保持耦合器2的输出端与双极化马赫增德尔调制器4的光输入端用光纤连接，单幅度信号发生器3和单幅度信号发生器33分别通过电缆与双极化马赫增德尔调制器4的电输入端连接，双极化马赫增德尔调制器4的输出端与光电检测器5的输入端通过光纤连接。
本发明利用偏振保持和光电检测器拍频的方法产生PAM4毫米波信号，采用单幅度信号发生器和单个光调制器即可实现PAM4毫米波信号，结构简单，复杂度低，调制效率高。本发明可以降低发射端电子器件的带宽需求，同时降低了对多幅度DAC的需求，有效降低系统复杂度和成本。

Claims (3)

1.一种基于双二进制信号驱动调制器的PAM4毫米波产生系统，其特征在于，包括：两个激光器，两个单幅度信号发生器，偏振保持耦合器，双极化马赫增德尔光调制器，光电检测器，其中：
两个激光器用于产生两束不同频率的激光，其频率差为所需毫米波的载波频率；偏振保持耦合器将两束激光耦合为一束；两个单幅度信号发生器产生两路幅度不同的OOK信号，并驱动双极化马赫增德尔调制器，调制器对激光的两个偏振态进行强度调制，调制器的输出经过光电检测器拍频后，即产生PAM4毫米波信号。
2.根据权利要求1所述的基于双二进制信号驱动调制器的PAM4毫米波产生系统，其特征在于，工作流程为：
由两个激光器生成两个不同频率的激光，其频率间隔为所需的毫米波载波频率；偏振保持耦合器将其耦合成一束激光；两个单幅度信号发生器产生两个不同幅度的OOK信号，该信号作为双极化马赫增德尔调制器的两个驱动信号，调制到耦合后的激光上，实现两个偏振态上的强度调制；最后由光电检测器对该激光拍频，得到PAM4毫米波信号。
3.根据权利要求1所述的基于双二进制信号驱动调制器的PAM4毫米波产生系统，其特征在于，具体连接方式如下：
第一激光器和第二激光器的输出端与偏振保持耦合器的光输入端用光纤连接，偏振保持耦合器的输出端与双极化马赫增德尔调制器的光输入端用光纤连接；第一单幅度信号发生器和第二单幅度信号发生器分别通过电缆与双极化马赫增德尔调制器的电输入端连接，双极化马赫增德尔调制器的输出端与光电检测器的输入端通过光纤连接。
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