CN111865422A - 基于单个强度调制器的d波段矢量毫米波发生系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光纤‑无线通信技术领域，具体为一种基于单个强度调制器的D波段矢量毫米波发生系统。本发明系统包括由激光器生成激光，由MATLAB软件在数字域产生预编码后的低射频电信号，由DAC模块对数字信号进行数模转换；低射频信号驱动光强度调制器，使用光强度调制器调制该激光，实现光学载波抑制和光学倍频；使用光电探测器对两路光信号拍频，得到D波段矢量毫米波信号。本发明利用光学载波抑制方法产生矢量毫米波信号。本发明不使用光滤波器且用一个光强度调制器即实现光学载波抑制和光学倍频，结构简单，复杂度低，调制效率高。使用一个光强度调制器产生光单边带信号损耗小。本发明可以降低发射端电子器件的带宽要求，降低系统成本。

Description

基于单个强度调制器的D波段矢量毫米波发生系统
技术领域
本发明属于光纤-无线通信技术领域，具体涉及矢量毫米波发生系统。
背景技术
随着无线通信的高速发展，宽带无线通信系统在接入网以及室内网等场景的得到了广泛的应用。光载无线系统能够很好的将光纤和无线的优点融合在一起，实现高质量，长距离信号的传输。相比于传统的无线传输的有限带宽资源，毫米波拥有较宽的带宽，能更好的支持光载无线系统。为了简化系统，降低光载无线系统的链路成本，在光域中产生毫米波的方法越来越受到关注。特别是利用调制器和低射频信号产生倍频信号的方法成为了研究热点。利用倍频产生毫米波方面，华侨大学采用了级联MZ调制器进行8倍频，双调制器分别用来倍频以及调制信号，利用9GHz低射频信号产生了72GHz矢量毫米波。同时，在倍频系统中，采用强度调制器的频率倍频产生高频毫米波矢量信号，会出现频率和相位倍频，从而不可避免的引起星座畸变或相位简并。因此，必须在发送信号前对矢量信号进行预编码，例如复旦大学使用了预编码技术调制信号产生了光子二倍频的QPSK信号。D波段的频率范围在110-170GHz，比常见的W波段频率更高，支持更大的传输速率和带宽，在军事以及空间通信等方面都有良好的发展空间。
为了产生更高频率的信号，实现更经济的链路成本，本发明提出一种基于单个强度调制器的矢量毫米波发生系统。使用激光器生成激光，使用MATLAB软件在数字域产生低射频电信号，使用DAC模块对数字信号进行数模转换。低射频信号驱动光强度调制器，使用光强度调制器调制该激光，实现光学载波抑制和光学倍频。使用光电探测器对两路光信号拍频，得到D波段矢量毫米波信号。本发明利用光学载波抑制方法产生矢量毫米波信号。此外，该方案不使用光滤波器且基于一个光强度调制器即可实现光学载波抑制和光学倍频，结构简单，复杂度低，调制效率高。使用一个光强度调制器产生光单边带信号损耗小。本发明可以降低发射端电子器件的带宽要求，有效降低系统成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、复杂度低、调制效率高的基于单个强度调制器的D波段矢量毫米波发生系统。
本发明提供的基于单个强度调制器的D波段矢量毫米波产生系统，包括：激光器，数据源，电放大器，数模转换模块，光强度调制器，光放大器，偏振控制器（PC），光电探测器（PD）；其中：
所述激光器，用于产生光纤通信指定的连续波激光；输入光强度调制器；
所述数据源，用于产生数字域的射频信号，经电放大器放大，再由数模转换模块对数字信号进行数模转换；得到的模拟信号输入驱动光强度调制器，以驱动光强度调制器；
所述光强度调制器，用于调制激光，实现光学载波抑制并实现光的倍频；输出光信号经光放大器放大后，送入偏振控制器；
所述偏振控制器，用于调整信号的最低偏振；输出送入光电探测器；
所述光电探测器，用于将两路光单边带信号拍频产生D波段矢量毫米波信号。
本发明中，所述数据源使用MATLAB软件，在数字域产生一路电信号，其经过预编码算法预编码。
本发明中，所述强度调制器，偏向其最大传输点；强度调制器产生的一路光信号，其两个光功率最大峰值之间的频率之差为驱动射频信号的频率的八倍。因此矢量毫米波信号，其频率是驱动光强度调制器的射频信号频率的八倍。
本发明的矢量毫米波产生系统，其工作过程为：
由激光器生成激光，所述数据源使用MATLAB软件，在数字域产生一路预编码后的射频，使用数模转换模块对数字信号进行数模转换；由数模转换后输出模拟电信号经过电驱动器驱动光强度调制器，由光强度调制器调制该激光，实现光学载波抑制，并产生八倍频信号；最后由光电探测器对两路光单边带信号拍频，得到D波段矢量毫米波信号。
本发明利用光载波抑制和预编码后的低射频信号产生的矢量毫米波信号具有成本低、方便灵活的特点，使用一个光强度调制器实现光学载波抑制并生成八倍频D波段矢量毫米波，提高了调制效率，简化了系统发射端结构，避免了光滤波器的使用，降低了系统成本。本发明将在未来以ROF系统为主的接入网络发挥巨大优势。
附图说明
图1为本发明基于单个强度调制器的D波段矢量毫米波发生系统结果框图。
图2 为使用光强度调制器实现光学载波抑制和光学倍频。其中， (a)射频信号频谱图，(b)激光器产生的激光光谱图，(c)经过光强度调制器实现载波抑制和光学倍频后的光谱图。
图3为使用光电探测器生成毫米波信号。其中，(a)输入光信号光谱，(b)生成的毫米波信号频谱。
图中标号：1为激光器，2为数据源，3为电放大器，4为光强度调制器，5为光放大器，6为偏振控制器，7为光电探测器。
具体实施方式
下面结合具体实验例子和附图，对本发明作具体说明。
如图1所示，基于单个强度调制器的产生D波段矢量毫米波系统，包括：激光器1，数据源2，电放大器3，数模转换模块（图中未标出），光强度调制器4，光放大器5，偏振控制器（PC）6，光电探测器（PD）7；
数据源2，产生预均衡过的低射频信号a1(t)，电放大器3，用于放大射频信号a1(t)。激光器1，产生波长λ1的连续波激光。光强度调制器4，使用电放大器3放大后的射频信号a1(t)调制激光器1产生的波长λ1的连续波激光，实现光学载波抑制并产生倍频的激光波长，光强度调制器4的偏置点设置在功率最大点。如图2所示。光放大器5，用于放大光强度调制器产生的信号；数模转换模块对信号进行数模转换后送入光强度调制器4；偏振控制器6用于调制光信号的偏振状态使光电接收机能产生最大的毫米波信号。光电探测器7，用于将光单边带信号进行光电转换，得到矢量毫米波信号，如图3所示。
激光器1的输出端与光强度调制器4的光输入端用光纤连接，数据源2的输出端与电放大器3的输入点用电缆相连，电放大器3的输出端与光强度调制器4的电输入端用电缆相连。光强度调制器4的输出端与光放大器5的光输入端用光纤连接。光放大器5的输出端和偏振控制器6的输出端用光缆连接。偏振控制器6的输出端与光电探测器7的输入端用保偏光缆相连。
本发明利用光学载波抑制和预编码的方法产生矢量毫米波信号，采用一个光强度调制器即可实现，结构简单，复杂度低，调制效率高。使用一个光强度调制器产生光单边带信号损耗小，系统成本低。本发明可以降低发射端电子器件的带宽要求，有效降低系统成本。

Claims (4)

1.一种基于单个强度调制器的D波段矢量毫米波发生系统，其特征在于，包括：激光器，数据源，电放大器，数模转换模块，光强度调制器，光放大器，偏振控制器，光电探测器；其中：
所述激光器，用于产生光纤通信指定的连续波激光；连续波激光输入光强度调制器进行调制；
所述数据源，用于产生数字域的射频信号，经电放大器放大，再由数模转换模块对数字信号进行数模转换；得到的模拟信号输入驱动光强度调制器，以驱动光强度调制器；
所述光强度调制器，用于调制激光，实现光学载波抑制并实现光的倍频；输出光信号经光放大器放大后，送入偏振控制器；
所述偏振控制器，用于调整信号的最低偏振；输出送入光电探测器；
所述光电探测器，用于将两路光单边带信号拍频产生D波段矢量毫米波信号。
2.根据权利要求1所述的基于单个强度调制器的D波段矢量毫米波发生系统，其特征在于，所述数据源使用MATLAB软件，在数字域产生一路电信号，其经过预编码算法预编码。
3.根据权利要求2所述的基于单个强度调制器的D波段矢量毫米波发生系统，其特征在于，所述强度调制器，偏向其最大传输点；强度调制器产生的一路光信号，其两个光功率最大峰值之间的频率之差为驱动射频信号的频率的八倍；因此矢量毫米波信号，其频率是驱动光强度调制器的射频信号频率的八倍。
4.根据权利要求3所述的基于单个强度调制器的D波段矢量毫米波发生系统，其特征在于，系统的工作过程为：
由激光器生成激光，所述数据源使用MATLAB软件，在数字域产生一路预编码后的射频，使用数模转换模块对数字信号进行数模转换；由数模转换后输出模拟电信号经过电驱动器驱动光强度调制器，由光强度调制器调制该激光，实现光学载波抑制，并产生八倍频信号；最后由光电探测器对两路光单边带信号拍频，得到D波段矢量毫米波信号。
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CN110289912A (zh) * 2019-06-13 2019-09-27 复旦大学 一种基于级联光外调制器的多频率矢量毫米波发生系统
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