CN112448768B - 多倍频程微波传输装置和多倍频程微波传输方法 - Google Patents

多倍频程微波传输装置和多倍频程微波传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多倍频程微波传输装置，其包括：光源、信号调制单元、光起偏器、光纤和光电探测器；所述光源用于产生并输出光载波；所述信号调制单元用于接收光载波和待传输微波信号，且在工作于抑制载波单边带状态下将待传输微波信号调制到光载波上，以形成调制光信号；所述光起偏器用于接收调制光信号，且对调制光信号进行偏振化处理，以形成偏振光信号；所述光纤用于将所述偏振光信号传输到所述光电探测器；所述光电探测器用于将所述偏振光信号转换为电信号。本发明还提供了一种多倍频程微波传输方法。本发明能够对多倍频程的微波信号进行高线性度的长距离传输，并且在微波信号传输中可以克服因光纤色散而引入的功率衰减问题。

Description

多倍频程微波传输装置和多倍频程微波传输方法
技术领域
本发明属于信号传输技术领域，具体地讲，涉及一种多倍频程微波传输装置和多倍频程微波传输方法。
背景技术
多倍频程微波传输链路是一种重要的微波传输手段，因其具有较大的无杂散动态范围(SFDR)，可使得宽带微波信号在多倍频程的状态下进行高线性传输，在天线远置系统、有线电视系统、无线通信系统和军用雷达系统中都有广泛的应用。例如在通信系统中，采用多倍频程链路进行微波信号的传输意味着更大的传输容量以及更大的信号覆盖范围；而在雷达系统中，多倍频程微波传输可实现更高的分辨率。
在多倍频程微波传输链路中，随着输入的微波信号的带宽的增大，在微波信号的工作带宽内除了存在由三阶交调失真(IMD3)主导的三阶失真项，还会存在由二阶交调失真(IMD2)和二次谐波失真(SHD)主导的二阶失真项，且难以用滤波器滤除；此外，IMD2和SHD会比IMD3更加急剧的恶化系统的SFDR，当微波传输链路工作在多倍频程的传输状态下，虽然链路的工作带宽能够增大，却会降低系统的SFDR。因此，如何同时抑制IMD2、SHD和IMD3来增大SFDR成为多倍频程微波传输链路需要攻克的难点。
微波光子技术可以在光域上完成微波信号的传输，同时具有抗电磁干扰、大带宽、低损耗、与光通信技术兼容等优势，已被广泛的用来进行微波信号的传输，实现微波光子传输链路。在微波光子传输链路中，同样可以实现多倍频程的微波信号传输，且目前已有相关许多技术被提出。然而，在这些技术中，往往都是针对短距离多倍频程的微波传输。在长距离多倍频程微波光子传输链路中，由于使用了长距离单模光纤，会带来由光纤色散引入的功率衰减问题，并由此大大降低了传输链路的SFDR。
发明内容
为了解决上述现有技术的问题，本发明提供了一种可以克服光纤色散引入的功率衰减问题，且能够长距离传输微波信号的多倍频程微波传输装置和多倍频程微波传输方法。
根据本发明的实施例的一方面提供的多倍频程微波传输装置，其包括：光源、信号调制单元、光起偏器、光纤和光电探测器；所述光源用于产生并输出光载波；所述信号调制单元用于接收光载波和待传输微波信号，且在工作于抑制载波单边带状态下将待传输微波信号调制到光载波上，以形成调制光信号；所述光起偏器用于接收调制光信号，且对调制光信号进行偏振化处理，以形成偏振光信号；所述光纤用于将所述偏振光信号传输到所述光电探测器；所述光电探测器用于将所述偏振光信号转换为电信号。
在上述一方面提供的多倍频程微波传输装置的一个示例中，所述信号调制单元还用于工作在最大传输点状态，以提高光载波能量的利用率。
在上述一方面提供的多倍频程微波传输装置的一个示例中，所述信号调制单元包括：90度射频混合电桥、上路双平行马赫-曾德尔调制器、下路双平行马赫-曾德尔调制器、90度偏振旋转器以及偏振态合束器；所述90度射频混合电桥用于将待传输微波信号分成两个微波信号，所述两个微波信号的相位相差90度；所述上路双平行马赫-曾德尔调制器用于接收所述两个微波信号以及光载波，且在被施加第一组偏置电压的情况下而工作在抑制载波单边带状态，且在抑制载波单边带状态下将所述两个微波信号调制到光载波上，以形成第一光信号；所述下路双平行马赫-曾德尔调制器用于接收光载波，且在被施加第二组偏置电压的情况下而工作在最大传输点状态，以提高光载波能量的利用率；所述90度偏振旋转器用于对所述下路双平行马赫-曾德尔调制器输出的光载波的偏振方向进行旋转，以形成第二光信号；所述偏振态合束器用于将所述第一光信号和所述第二光信号合成一路光信号而作为所述信号调制单元输出的所述调制光信号。
在上述一方面提供的多倍频程微波传输装置的一个示例中，所述光起偏器的偏振化方向与所述第一光信号或所述第二光信号的偏振方向之间具有夹角，其中，通过控制所述夹角来抑制所述多倍频程微波传输装置内的失真分量。
在上述一方面提供的多倍频程微波传输装置的一个示例中，所述光电探测器包括光耦合器、可调谐光纤延时线、光带通滤波器、可调光衰减器以及平衡探测器；所述光耦合器用于将偏振光信号分为第四光信号和第五光信号；所述可调谐光纤延时线用于接收所述第四光信号，且将所述第四光信号传输到所述平衡探测器；所述光带通滤波器用于接收所述第五光信号，且将所述第五光信号传输到所述可调光衰减器；所述可调光衰减器用于接收所述第五光信号，且将所述第五光信号传输到所述平衡探测器；所述平衡探测器用于将其接收的第四光信号和第五光信号转换为电信号。
根据本发明的实施例的另一方面提供的多倍频程微波传输方法，其包括：光源产生并输出光载波；信号调制单元接收光载波和待传输微波信号，且在工作于抑制载波单边带状态下将待传输微波信号调制到光载波上，以形成调制光信号；光起偏器接收调制光信号，且对调制光信号进行偏振化处理，以形成偏振光信号；光纤将所述偏振光信号传输到所述光电探测器；光电探测器将所述偏振光信号转换为电信号。
在上述一方面提供的多倍频程微波传输方法的一个示例中，所述信号调制单元工作在最大传输点状态，以提高光载波能量的利用率。
在上述一方面提供的多倍频程微波传输方法的一个示例中，所述信号调制单元包括：90度射频混合电桥、上路双平行马赫-曾德尔调制器、下路双平行马赫-曾德尔调制器、90度偏振旋转器以及偏振态合束器；其中，所述信号调制单元接收光载波和待传输微波信号，且在工作于抑制载波单边带状态下将待传输微波信号调制到光载波上，以形成调制光信号，包括：所述90度射频混合电桥将待传输微波信号分成两个微波信号；其中，所述两个微波信号的相位相差90度；所述上路双平行马赫-曾德尔调制器接收所述两个微波信号以及光载波，且在被施加第一组偏置电压的情况下而工作在抑制载波单边带状态，且在抑制载波单边带状态下将所述两个微波信号调制到光载波上，以形成第一光信号；所述下路双平行马赫-曾德尔调制器接收光载波，且在被施加第二组偏置电压的情况下而工作在最大传输点状态，以提高光载波能量的利用率；所述90度偏振旋转器对所述下路双平行马赫-曾德尔调制器输出的光载波的偏振方向进行旋转，以形成第二光信号；所述偏振态合束器将所述第一光信号和所述第二光信号合成一路光信号而作为所述信号调制单元输出的所述调制光信号。
在上述一方面提供的多倍频程微波传输方法的一个示例中，所述光起偏器的偏振化方向与所述第一光信号或所述第二光信号的偏振方向之间具有夹角；其中，通过控制所述夹角来抑制所述多倍频程微波传输装置内的失真分量。
在上述一方面提供的多倍频程微波传输方法的一个示例中，所述光电探测器包括光耦合器、可调谐光纤延时线、光带通滤波器、可调光衰减器以及平衡探测器；其中，所述光电探测器将所述偏振光信号转换为电信号，包括：所述光耦合器将偏振光信号分为第四光信号和第五光信号；所述可调谐光纤延时线接收所述第四光信号，且将所述第四光信号传输到所述平衡探测器；所述光带通滤波器接收所述第五光信号，且将所述第五光信号传输到所述可调光衰减器；所述可调光衰减器接收所述第五光信号，且将所述第五光信号传输到所述平衡探测器；所述平衡探测器将其接收的第四光信号和第五光信号转换为电信号。
有益效果：根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置能够对多倍频程的微波信号进行高线性度的传输。
进一步地，采用根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置对微波信号进行传输后，传输后的微波信号失真分量小，传输装置的无杂散动态范围大。
更进一步地，根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置能够对多倍频程的微波信号进行长距离的传输。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置的原理图；
图2是示出了θ和无杂散动态范围的关系曲线图；
图3是图1所示的多倍频程微波传输装置进行双单音测试时连接20km单模光纤后的频谱图；
图4是图1所示的多倍频程微波传输装置进行双单音测试时连接20km单模光纤后的各失真分量的结果图；
图5是图1所示的多倍频程微波传输装置使用了不同长度的光纤时的SFDR的测量结果图以及传统的使用了正交偏置的马赫-曾德尔调制器的微波传输装置使用了不同长度的光纤时的SFDR的测量结果图；
图6是根据本发明的实施例的多倍频程微波传输方法的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的具体实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
如本文中使用的，术语“包括”及其变型表示开放的术语，含义是“包括但不限于”。术语“基于”、“根据”等表示“至少部分地基于”、“至少部分地根据”。术语“一个实施例”和“一实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”表示“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下面可以包括其他的定义，无论是明确的还是隐含的。除非上下文中明确地指明，否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。
为了解决背景技术所提出的问题，根据本发明的实施例的目的是提出一种基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器的多倍频程微波光子传输链路，该链路结构简单，并可以有效的抑制掉IMD3、IMD2和SHD，使得该链路工作在多倍频程带宽内时，仍然能够实现较大的SFDR。该链路的优势在于结构简单，没有由长长度的单模光纤的色散引入的功率衰减问题，抑制IMD3、IMD2和SHD的能力不会随着链路中光纤长度的增加而减弱，因此能够实现长距离多倍频程微波光子传输链路。以下将结合附图对根据本发明的实施例的多倍频程微波光子传输链路进行详细的阐述。
图1是根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置的原理图。
参照图1，根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置(或称多倍频程微波光子传输链路)包括光源11、信号调制单元12、光起偏器13、单模光纤14以及光电探测器15。
具体地，光源11用于产生并输出光载波。在一个示例中，光源11可以例如是激光光源，其产生单波长连续的激光来作为光载波。应当理解的是，在这种情况下，所述光载波是线偏振光。
信号调制单元12用于接收光载波和待传输微波信号，且用于在工作于抑制载波单边带状态下将待传输微波信号调制到光载波上，从而形成调制光信号。
在一个示例中，信号调制单元12可以包括90度射频混合电桥121、由上路双平行马赫-曾德尔调制器122和下路双平行马赫-曾德尔调制器123构成的双偏振双平行马赫-曾德尔调制器、90度偏振旋转器124以及偏振态合束器125。
上路双平行马赫-曾德尔调制器122用于从光源11接收光载波，且用于从待传输微波信号源(未示出)接收待传输微波信号。在一个示例中，待传输微波信号源的待传输微波信号在被传输到上路双平行马赫-曾德尔调制器122之前，先经过90度射频混合电桥121的处理。具体地，90度射频混合电桥121将待传输微波信号分成两个微波信号，这两个微波信号的相位相差90度，而后两个微波信号通过上路双平行马赫-曾德尔调制器122的两个信号输入端(未标识)输入到上路双平行马赫-曾德尔调制器122。上路双平行马赫-曾德尔调制器122在被施加第一组偏置电压的情况下而工作在抑制载波单边带状态，并且在该抑制载波单边带状态下将所述两个微波信号(即待传输微波信号)调制到光载波上，以形成第一光信号。在一个示例中，第一组偏置电压可以包括根据要求设定的多个偏置电压。
优选地，下路双平行马赫-曾德尔调制器123在被施加第二组偏置电压的情况下而工作在最大传输点状态，以提高光载波能量的利用率。因此，在其他示例中，如果光载波能量足够，下路双平行马赫-曾德尔调制器123不工作在最大传输点状态也可以。在一个示例中，第二组偏置电压可以包括根据要求设定的多个偏置电压。
90度偏振旋转器124用于对下路双平行马赫-曾德尔调制器123输出的光载波的偏振方向进行旋转，以形成第二光信号。在根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置中，该90度偏振旋转器124对光载波的偏振方向旋转90度，以使形成的第二光信号的偏振方向与第一光信号的偏振方向正交。
偏振态合束器125用于将所述第一光信号和所述第二光信号合成一路光信号而作为所述信号调制单元12输出的调制光信号。
光起偏器13用于从信号调制单元12接收调制光信号。光起偏器13对调制光信号进行偏振化处理，以形成第三光信号(或称偏振光信号)。在一个示例中，光起偏器13的偏振化方向与第一光信号的偏振方向或第二光信号的偏振方向具有夹角θ。应当说明的是，该夹角θ是可以被调谐的。在一个示例中，光起偏器13可以是可调谐的光起偏器，或者也可以是固定夹角的光起偏器(这种情况下，可以采用偏振态控制器来控制光起偏器的偏振化方向与第一光信号的偏振方向或第二光信号的偏振方向的夹角)。
单模光纤14用于将第三光信号进行长距离传输。在一个示例中，单模光纤14可例如是长度为20km的单模光纤。
光电探测器15用于通过单模光纤14接收第三光信号，且用于将经长距离传输的第三光信号转换为电信号。在一个示例中，光电探测器15包括光耦合器151、可调谐光纤延时线152、光带通滤波器153、可调光衰减器154和平衡探测器155。
具体地，光耦合器151用于将第三光信号分为两路，即分为第四光信号和第五光信号。在一个示例中，光耦合器151可以是50:50光耦合器，在这种情况下，第四光信号和第五光信号可以是相同的。第四光信号经过可调谐光纤延时线152后进入平衡探测器155的第一输入端(未标识)，而第五光信号经过光带通滤波器153和可调光衰减器154后进入平衡探测器155的第二输入端(未标识)。可调谐光纤延时线152能够使第四光信号所经过的光路长度和第五光信号所经过的光路长度相互匹配。在一个示例中，光带通滤波器153用于将下路的光载波(即第五光信号)及频率小于光载波的光信号滤除，同时对频率大于该光载波且距离该光载波最近的失真分量光信号进行一定程度的衰减。在一个示例中，所述可调光衰减器154用于调节第五光信号的光功率。这是因为在实际情况中，光耦合器151不是理想的50:50光耦合器，因此，第四光信号和第五光信号的光功率不相等，从而需要使用所述可调光衰减器154来匹配第四光信号和第五光信号之间的光功率。
如上所述，根据本发明的实施例提供的多倍频程微波传输装置，其能够完成对微波信号的传输，并且装置结构简单。
进一步地，根据本发明的实施例提供的多倍频程微波传输装置，可以利用所述夹角θ来抑制该多倍频程微波传输装置内的失真分量，从而使该多倍频程微波传输装置工作在大的无杂散动态范围的状态。
更进一步地，根据本发明的实施例提供的多倍频程微波传输装置，可以避免由长度长的单模光纤的色散带来功率衰减问题，从而使该多倍频程微波传输装置工作在长距离传输的状态。
接下来，将对根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置是如何工作在大的无杂散动态范围的状态下完成对微波信号的长距离传输进行详细的说明。
在一个示例中，如果要使根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置工作在大的无杂散动态范围的状态，则需要求根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置同时实现大的三阶无杂散动态范围SFDR3和大的二阶无杂散动态范围SFDR2。其中，三阶无杂散动态范围SFDR3由多倍频程微波传输装置的三阶交调失真分量IMD3来决定，而二阶无杂散动态范围SFDR2由多倍频程微波传输装置的二阶交调失真分量IMD2和二次谐波失真分量SHD来共同决定。
在一个示例中，待传输微波信号的频率为ω1和ω2。在这种情况下，待传输微波信号可例如是VRFsin(w1t)+VRFsin(w2t)，即待传输微波信号包含电压幅值相等，频率不同的两个微波信号。
当待传输微波信号仅驱动上路双平行马赫-曾德尔调制器122，且施加第一组偏置电压使上路双平行马赫-曾德尔调制器122工作在抑制载波单边带状态，且施加第二组偏置电压使下路双平行马赫-曾德尔调制器123工作在最大输出点状态时，信号调制单元12的输出光场EDP-DPMZM可表示为下面的式子1。
Figure GDA0002870279440000081
其中，Ein为光源11输出的光载波的光场强度，ωc为光源11输出的光载波的角频率，tff为信号调制单元12的插入损耗，βRF＝πVRF/Vπ为信号调制单元12的调制系数，VRF为待传输微波信号的电压幅值，Vπ为信号调制单元12的半波电压，
Figure GDA0002870279440000082
为信号调制单元12的消光比造成的上下两路光信号之间的振幅差，ε为信号调制单元12的消光比，
Figure GDA0002870279440000083
为90度射频混合电桥121的相位失配度，
Figure GDA0002870279440000084
和
Figure GDA0002870279440000085
表示第一光信号和第二光信号的两个正交偏振态。
当信号调制单元12的输出光信号(即调制光信号)经过光起偏器13后，光起偏器13的输出光场(即第三光信号的光场强度)Eout,Polarizer可表示为下面的式子2。
Figure GDA0002870279440000086
光起偏器13输出的第三光信号在单模光纤14中进行长距离传输，光电探测器15的光耦合器151将经长距离传输后的第三光信号分为两路，即分为第四光信号和第五光信号。第四光信号经过可调谐光纤延时线152后进入平衡探测器155的第一输入端(未标识)，而输入到平衡探测器155的第一输入端的第四光信号的光场Eupper,PD可以表示为下面的式子3。
Figure GDA0002870279440000091
其中，Lcoupler为光耦合器151的插入损耗。
第五光信号经过光带通滤波器153后进入平衡探测器155的第二输入端(未标识)，而输入到平衡探测器155的第二输入端的第五光信号的光场Ebottom,PD可以表示为下面的式子4。
Figure GDA0002870279440000092
其中，A＝(1-γ)，a＝π/2，B＝(1+γ)，b＝π/2，LOBPF为光带通滤波器153的插入损耗，Latt为可调光衰减器所引入的损耗。
第四光信号和第五光信号到达平衡探测器155，并进行拍频，从而得到电域上的各个频率分量。频率为ω1和ω2的分量为有用的信号，即在多倍频程微波传输装置中所需要传输的微波信号，其电流的幅值可以由下面的式子5表示。
Figure GDA0002870279440000101
其中，
Figure GDA0002870279440000102
为光电探测器15的响应度。进一步地，频率为2ω1-ω2和2ω2-ω1的分量为三阶交调失真分量IMD3，其电流的幅值IIMD3可以由下面的式子6表示。
需要说明的是，这两个频率的三阶交调失真分量IMD3的表达式一致。
Figure GDA0002870279440000103
此外，频率为2ω1和2ω2的分量为二次谐波失真分量SHD，其电流的幅值ISHD可以由下面的式子7表示。需要说明的是，这两个频率的二次谐波失真分量SHD的表达式一致。
Figure GDA0002870279440000111
另外，频率为ω1+ω2和ω2-ω1的分量为二次交调失真分量IMD2，其电流的幅值
Figure GDA0002870279440000112
和
Figure GDA0002870279440000113
可以分别由下面的式子8和式子9表示。
Figure GDA0002870279440000114
Figure GDA0002870279440000115
为了使多倍频程微波传输装置工作在大的无杂散动态范围的状态下完成对微波信号的传输，式子6～式子9中的各失真分量必须尽量的小。由式子6～式子9可知，各失真分量都含有θ、ε和
Figure GDA0002870279440000116
三个变量，其中，ε和
Figure GDA0002870279440000117
受限于现有的电光调制器和90度射频混合电桥121的生产工艺，无法实现任意调节，但是可以通过优化所述夹角θ这个变量，使得各失真分量尽量的小，从而使多倍频程微波传输装置能够工作在大的无杂散动态范围的状态下。以下，将对如何优化θ进行详细说明。
该多倍频程微波传输装置的无杂散动态范围由传输的微波信号的幅值和失真分量的幅值来共同决定，而传输的微波信号的幅值由式子5来表示，三阶交调失真分量IMD3的幅值由式子6来表示，二次谐波失真分量SHD的幅值由式子来7表示，二阶交调失真分量IMD2(ω1+ω2)的幅值由式子8来表示，二阶交调失真分量IMD2(ω2-ω1)的幅值由式子9来表示。通过优化θ可以让这四个失真分量的幅值尽可能的小，同时，让传输的微波信号的幅值尽可能的大。
图2是示出了夹角θ和无杂散动态范围的关系曲线图(ε＝40dB和
Figure GDA0002870279440000121
)。
参照图2，选取合适的无杂散动态范围SFDR的值，例如至少98dB，即SFDR2和SFDR3均至少98dB)。然后，根据选取的无杂散动态范围SFDR的值来获取相应的θ，如此得到的θ可以使多倍频程微波传输装置工作在大的无杂散动态范围的状态下完成对微波信号的传输。
需要说明的是，图2示出的θ和无杂散动态范围的关系曲线图是在ε和
Figure GDA0002870279440000122
固定的情况下仿真得出的结果。对于不同ε和
Figure GDA0002870279440000123
可以通过将新的ε和
Figure GDA0002870279440000124
参数带入式子5～式子9中，仿真得出新的夹角θ和无杂散动态范围的关系曲线图。
图3是图1所示的使用了20km单模光纤的多倍频程微波传输装置进行双单音测试时的频谱图。
参照图3，示出了根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置对频率为9GHz和频率为10GHz的微波信号进行了双单音测试的频谱图，输入到光电探测器15的光功率为4.75dBm，而系统的噪底为-157.5dBm/Hz。
图4是图1所示的使用了20km单模光纤的多倍频程微波传输装置进行双单音测试时各失真分量的结果图。
参照图4，a图示出了根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置对频率为9GHz和10GHz的微波信号进行了双单音测试时的IMD3的结果图；b图示出了根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置对频率为9GHz和10GHz的微波信号进行了双单音测试时的SHD的结果图；c图示出了根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置对频率为9GHz和10GHz的微波信号进行了双单音测试时的IMD2(ω1+ω2)的结果图，d图示出了根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置对频率为9GHz和10GHz的微波信号进行了双单音测试时的IMD2(ω2-ω1)的结果图。
图5是图1所示的多倍频程微波传输装置使用了不同长度的光纤时的SFDR的测量结果图以及传统的使用了正交偏置的马赫-曾德尔调制器的微波传输装置使用了不同长度的光纤时的SFDR的测量结果图。
参照图5，a图示出了根据本发明的实施例的多倍频程传输装置使用了不同长度(0km，8km，10km，13km，20km)的光纤时对频率为9GHz和10GHz的微波信号进行了双单音测试时的SFDR结果图；b图示出了传统的使用了正交偏置的马赫-曾德尔调制器的微波传输装置使用了不同长度(0km，8km，10km，13km，20km)的光纤时对频率为9GHz和10GHz的微波信号进行了双单音测试时的SFDR结果图。从a图和b图的SFDR的测量结果图对比来看，根据本发明的实施例的多倍频程传输装置的SFDR随着光纤长度的增加无明显恶化，而传统的微波传输装置的SFDR随着光纤长度的增加会有明显恶化，例如光纤长度增加20km时，传统的微波传输装置的SFDR会恶化约15dB。
综上所述，根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置能够对多倍频程的微波信号进行高线性度的长距离传输，并且通过控制信号调制单元的偏置电压，使得调制信号为单边带调制，因而可以克服因光纤色散而引入的功率衰减问题。进一步地，采用根据本发明的实施例的多倍频程微波传输装置对微波信号进行传输后，传输后的微波信号失真分量小，微波传输装置的无杂散动态范围大。
接下来，将对根据本发明的实施例的多倍频程微波传输方法进行详细说明。图6是根据本发明的实施例的多倍频程微波传输方法的流程图。
在一个示例中，在对根据本发明的实施例的多倍频程微波传输方法的描述中，可以利用图1所示的多倍频程微波传输装置作为示例来对微波进行传输。
因此，一并参照图1和图610，在步骤S610中，利用图1所示的多倍频程微波传输装置的光源11产生并输出光载波。
在步骤S620中，利用图1所示的多倍频程微波传输装置的信号调制单元12接收光载波和待传输微波信号，且在工作于抑制载波单边带状态下将待传输微波信号调制到光载波上，以形成调制光信号。在一个示例中，还可以使信号调制单元12工作在最大传输点状态，以提高光载波能量的利用率。
在一个示例中，实现步骤S620的方法可以包括：首先，利用90度射频混合电桥121将待传输微波信号分成两个微波信号；其中，所述两个微波信号的相位相差90度；其次，利用上路双平行马赫-曾德尔调制器122接收所述两个微波信号以及光载波，且在被施加第一组偏置电压的情况下而工作在抑制载波单边带状态，且在抑制载波单边带状态下将所述两个微波信号调制到光载波上，以形成第一光信号；接着，利用下路双平行马赫-曾德尔调制器123接收光载波，且在被施加第二组偏置电压的情况下而工作在最大传输点状态，以提高光载波能量的利用率；接着，利用90度偏振旋转器124对下路双平行马赫-曾德尔调制器123输出的光载波的偏振方向进行旋转，以形成第二光信号；最后，利用偏振态合束器125将所述第一光信号和所述第二光信号合成一路光信号而作为所述信号调制单元12输出的所述调制光信号。
在步骤S630中，利用图1所示的多倍频程微波传输装置的光起偏器13从信号调制单元12接收调制光信号，且利用光起偏器13对调制光信号进行偏振化处理，以形成第三光信号(即偏转光信号)。在一个示例中，光起偏器13的偏振化方向与第一光信号的偏振方向或第二光信号的偏振方向具有夹角θ。应当说明的是，该夹角θ是可以被调谐的。在一个示例中，如上所述，可以通过控制夹角的大小来抑制多倍频程微波传输装置内的失真分量。
在步骤S640中，利用图1所示的多倍频程微波传输装置的单模光纤14将第三光信号进行长距离传输。
在步骤S650中，利用图1所示的多倍频程微波传输装置的光电探测器15将第三光信号转换为电信号。
在一个示例中，实现步骤S650的方法包括：首先，利用光耦合器151将偏振光信号分为第四光信号和第五光信号；其次，利用可调谐光纤延时线152接收所述第四光信号，且将所述第四光信号传输到所述平衡探测器155；然后，利用光带通滤波器153接收所述第五光信号，且将所述第五光信号传输到可调光衰减器154；接着，利用可调光衰减器154接收所述第五光信号，且将所述第五光信号传输到平衡探测器155；最后，利用平衡探测器155将其接收的第四光信号和第五光信号转换为电信号。
如上所述，根据本发明的实施例提供的多倍频程微波传输方法，其能够完成对微波信号的传输，并且所采用的装置结构简单。
进一步地，根据本发明的实施例提供的多倍频程微波传输方法，可以利用所述夹角θ来抑制该多倍频程微波传输装置内的失真分量，从而使该多倍频程微波传输装置工作在大的无杂散动态范围的状态。
更进一步地，根据本发明的实施例提供的多倍频程微波传输方法，可以避免由长度长的单模光纤的色散带来功率衰减问题，从而使该多倍频程微波传输装置工作在长距离传输的状态。
此外，对根据本发明的实施例的多倍频程微波传输方法中是如何在大的无杂散动态范围的状态下完成对微波信号的传输的说明请参照上面的描述，在此不再赘述。
上述对本发明的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和单元都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或单元。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行确定。上述各实施例中描述的装置结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些单元可能由同一物理实体实现，或者，有些单元可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
在整个本说明书中使用的术语“示例性”、“示例”等意味着“用作示例、实例或例示”，并不意味着比其它实施例“优选”或“具有优势”。出于提供对所描述技术的理解的目的，具体实施方式包括具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施这些技术。在一些实例中，为了避免对所描述的实施例的概念造成难以理解，公知的结构和装置以框图形式示出。
以上结合附图详细描述了本发明的实施例的可选实施方式，但是，本发明的实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的实施例的技术构思范围内，可以对本发明的实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的实施例的保护范围。
本说明书内容的上述描述被提供来使得本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本说明书内容。对于本领域普通技术人员来说，对本说明书内容进行的各种修改是显而易见的，并且，也可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，将本文所定义的一般性原理应用于其它变型。因此，本说明书内容并不限于本文所描述的示例和设计，而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (4)

1.一种多倍频程微波传输装置，其特征在于，包括：光源、信号调制单元、光起偏器、光纤和光电探测器；
所述光源用于产生并输出光载波；
所述信号调制单元用于接收光载波和待传输微波信号，且在工作于抑制载波单边带状态下将待传输微波信号调制到光载波上，以形成调制光信号，所述信号调制单元还用于工作在最大传输点状态，以提高光载波能量的利用率；
所述光起偏器用于接收调制光信号，且对调制光信号进行偏振化处理，以形成偏振光信号；
所述光纤用于将所述偏振光信号长距离传输到所述光电探测器；
所述光电探测器用于将所述偏振光信号转换为电信号；
其中，所述信号调制单元包括：90度射频混合电桥、上路双平行马赫-曾德尔调制器、下路双平行马赫-曾德尔调制器、90度偏振旋转器以及偏振态合束器；
所述90度射频混合电桥用于将待传输微波信号分成两个微波信号，所述两个微波信号的相位相差90度；
所述上路双平行马赫-曾德尔调制器用于接收所述两个微波信号以及光载波，且在被施加第一组偏置电压的情况下而工作在抑制载波单边带状态，且在抑制载波单边带状态下将所述两个微波信号调制到光载波上，以形成第一光信号；
所述下路双平行马赫-曾德尔调制器用于接收光载波，且在被施加第二组偏置电压的情况下而工作在最大传输点状态，以提高光载波能量的利用率；
所述90度偏振旋转器用于对所述下路双平行马赫-曾德尔调制器输出的光载波的偏振方向进行旋转，以形成第二光信号；
所述偏振态合束器用于将所述第一光信号和所述第二光信号合成一路光信号而作为所述信号调制单元输出的所述调制光信号；
其中，所述光起偏器的偏振化方向与所述第一光信号或所述第二光信号的偏振方向之间具有夹角；其中，通过控制所述夹角来抑制所述多倍频程微波传输装置内的失真分量。
2.根据权利要求1所述的多倍频程微波传输装置，其特征在于，所述光电探测器包括光耦合器、可调谐光纤延时线、光带通滤波器、可调光衰减器以及平衡探测器；
所述光耦合器用于将偏振光信号分为第四光信号和第五光信号；
所述可调谐光纤延时线用于接收所述第四光信号，且将所述第四光信号传输到所述平衡探测器；
所述光带通滤波器用于接收所述第五光信号，且将所述第五光信号传输到所述可调光衰减器；
所述可调光衰减器用于接收所述第五光信号，且将所述第五光信号传输到所述平衡探测器；
所述平衡探测器用于将其接收的第四光信号和第五光信号转换为电信号。
3.一种多倍频程微波传输方法，其特征在于，包括：
光源产生并输出光载波；
信号调制单元接收光载波和待传输微波信号，且在工作于抑制载波单边带状态下将待传输微波信号调制到光载波上，以形成调制光信号，且工作在最大传输点状态，以提高光载波能量的利用率；
光起偏器接收调制光信号，且对调制光信号进行偏振化处理，以形成偏振光信号；
光纤将所述偏振光信号长距离传输到光电探测器；
光电探测器将所述偏振光信号转换为电信号；
其中，所述信号调制单元包括：90度射频混合电桥、上路双平行马赫-曾德尔调制器、下路双平行马赫-曾德尔调制器、90度偏振旋转器以及偏振态合束器；
其中，所述信号调制单元接收光载波和待传输微波信号，且在工作于抑制载波单边带状态下将待传输微波信号调制到光载波上，以形成调制光信号，包括：
所述90度射频混合电桥将待传输微波信号分成两个微波信号；其中，所述两个微波信号的相位相差90度；
所述上路双平行马赫-曾德尔调制器接收所述两个微波信号以及光载波，且在被施加第一组偏置电压的情况下而工作在抑制载波单边带状态，且在抑制载波单边带状态下将所述两个微波信号调制到光载波上，以形成第一光信号；
所述下路双平行马赫-曾德尔调制器接收光载波，且在被施加第二组偏置电压的情况下而工作在最大传输点状态，以提高光载波能量的利用率；
所述90度偏振旋转器对所述下路双平行马赫-曾德尔调制器输出的光载波的偏振方向进行旋转，以形成第二光信号；
所述偏振态合束器将所述第一光信号和所述第二光信号合成一路光信号而作为所述信号调制单元输出的所述调制光信号；
其中，所述光起偏器的偏振化方向与所述第一光信号或所述第二光信号的偏振方向之间具有夹角；其中，通过控制所述夹角来抑制多倍频程微波传输装置内的失真分量。
4.根据权利要求3所述的多倍频程微波传输方法，其特征在于，所述光电探测器包括光耦合器、可调谐光纤延时线、光带通滤波器、可调光衰减器以及平衡探测器；
其中，所述光电探测器将所述偏振光信号转换为电信号，包括：
所述光耦合器将偏振光信号分为第四光信号和第五光信号；
所述可调谐光纤延时线接收所述第四光信号，且将所述第四光信号传输到所述平衡探测器；
所述光带通滤波器接收所述第五光信号，且将所述第五光信号传输到所述可调光衰减器；
所述可调光衰减器接收所述第五光信号，且将所述第五光信号传输到所述平衡探测器；
所述平衡探测器将其接收的第四光信号和第五光信号转换为电信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104218994A (zh) * 2014-09-28 2014-12-17 成都九华圆通科技发展有限公司 一种宽频段高灵敏度无杂散大动态范围的光发射盒及其光发射方法
CN106468834A (zh) * 2016-09-19 2017-03-01 西安电子科技大学 基于双偏振调制器的微波光子移相器
CN106533568B (zh) * 2016-11-25 2019-04-05 北京邮电大学 高速铁路通信中基于偏压操控的高线性和抗色散的光载无线通信技术
CN107645338B (zh) * 2017-10-24 2019-06-18 华中科技大学 一种可配置的光信号全光边沿检测系统
CN208079086U (zh) * 2018-01-04 2018-11-09 北京交通大学 基于外调制的四倍频光学三角形脉冲发生器
CN109617614B (zh) * 2018-12-24 2020-07-03 北京工业大学 一种微波光子线性化传输方法与系统
US10742324B1 (en) * 2019-05-21 2020-08-11 Elenion Technologies, Llc Bias control of optical modulators
CN111901041B (zh) * 2020-08-11 2022-04-05 中国电子科技集团公司第四十四研究所 一种基于相位调制的大动态信号解调模型装置

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