CN114244448B - 基于被动相位补偿的光学毫米波/太赫兹传递系统和传递方法 - Google Patents

Abstract

一种基于被动相位补偿的光学毫米波/太赫兹传递系统和传递方法，装置包括本地端、传递链路和用户端，本地端与用户端通过传递链路连接；本发明采用被动相位噪声补偿方式，通过外差探测的方式将毫米波引入的相位噪声转换到中频信号上处理，经简单地微波分频、微波混频、微波滤波以及光学移频处理，实现稳定的毫米波/太赫兹信号传递。本发明无需借助于毫米波信号同步的本地参考微波源即可实现传递链路的相位补偿，同时也避免了主动相位补偿装置引入的问题，包括有限的补偿速度、补偿精度。此外，该方案还具有系统结构简单，可靠性高的特点。

Description

基于被动相位补偿的光学毫米波/太赫兹传递系统和传递 方法

技术领域

本发明涉及光纤时间与频率传递，特别是一种基于被动相位补偿的光学毫米波/太赫兹传递系统和传递方法。

背景技术

毫米波信号的相位稳定分布在射电天文学和深空网络中均起着至关重要的作用。例如，在阿塔卡马大型毫米波阵列(Atacama Large Millimeter Array)中，其最高接收的频率到达950GHz。为了精确测量，必须将毫米波区域的本地参考信号传输到具有高相位稳定性的远程天线上使用。相比于传统的基于卫星的频率传递，基于光纤或者自由空间链路毫米波传输技术被多次证明是突破现有技术限制、实现长距离传递的一种有效解决方案。其中，光纤具有低损耗、大带宽、高可靠、抗电磁干扰能力强、受外界扰动小等优点。因此，基于光纤或者自由空间链路的毫米波传递技术引起了国内外的广泛关注。

2014年上海交通大学提出了一种基于压控器补偿的光纤毫米波传递方案，该方案采用外差探测的方式，将毫米波引入的相位噪声转到射频信号上处理。此外，压控振荡器作为补偿单元，使得该方案具备传递长距离的潜力。[参见Sun,Dongning,et al."Distribution of high-stability 100.04GHz millimeter wave signal over 60kmoptical fiber with fast phase-error-correcting capability."Optics letters39.10(2014):2849-2852]。然而，该方案需要复杂的电路来实时驱动补偿装置进行相位校正，这不仅增加了系统的复杂度，同时也使得系统的响应速度和补偿范围受限于补偿装置。2016年暨南大学提出了一种基于被动相位补偿的光纤毫米波传递方案，该方案利用四波混频在光域上实现混频取共轭的处理，有效地解决了混频器电带宽的不足。同时采用被动补偿使得该方案结构简单，补偿范围无限。[参见Guo,Xiaojie,et al."Optical parametricmixer-based passive phase correction for stable transfer of millimeterwaves."Optics letters 41.19(2016):4574-4577.]。然而，该方案需要借助额外的辅助光源实现光域上的混频，这大大增加了系统的成本。同时为了避免光纤中非线性引入的串扰，使得该方案对光滤波有着较高的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术以及工作的不足，提供一种基于被动相位补偿的光学毫米波/太赫兹传递系统和传递方法。本发明通过双外差检测的方式将毫米波引入的相位噪声转换到中频信号上处理，经简单地微波分频、微波混频、微波滤波以及光学移频处理，实现稳定的毫米波/太赫兹信号传递。本发明无需借助本地参考源与毫米波信号同步即可实现传递链路的相位补偿，同时也避免了环路补偿的一些技术问题，例如有限的补偿速度和补偿范围。此外，该方案还具有系统结构简单，可靠性高的特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于被动相位补偿的光学毫米波/太赫兹传递系统，其特点在于，包括本地端、传递链路和用户端：

所述的本地端由光隔离器单元、第一光耦合器、第一法拉第旋转镜、第二光耦合器、第一光滤波器、第一声光移频器、第一微波功分器、第二光滤波器、第二声光移频器、第一微波源、第二微波功分器、第三微波功分器、第三光耦合器、第四光耦合器、第三光滤波器、第四光滤波器、第一光电转换单元、第二光电转换单元、第一分频单元、第二分频单元、第一混频器、第二混频器、第四微波功分器、第二微波源、第一电滤波器和第二电滤波器组成，所述的光隔离器单元的输入端为待传光载毫米波/太赫兹信号的输入端，所述的光隔离器单元的输出端与所述的第一光耦合器的1端口相连，所述的第一光耦合器的2、3、4端口分别与所述的第一法拉第旋转镜、所述的第二光耦合器的1端口、所述的第四光耦合器的1端口相连，所述的第二光耦合器的2、3端口分别与所述的第一光滤波器的输入端、第二光滤波器的输入端相连，所述的第一声光移频器的1、2、3端口分别与所述的第一光滤波器的输出端、所述的第一微波功分器的输出端、所述的第三光耦合器的2端口相连，所述的第一微波功分器的第一、第二输入端口分别与所述的第二微波功分器的第一输出端口、所述的第一电滤波器的输出端相连，所述的第二声光移频器的1、2、3端口分别与所述的第二光滤波器的输出端、所述的第三微波功分器的输出端、所述的第三光耦合器的3端口相连，所述的第三微波功分器的第一、第二输入端口分别与所述的第二微波功分器的第二输出端口、所述的第二电滤波器的输出端相连，所述的第二微波功分器的输入端与所述的第一微波源的输出端相连，所述的第三光耦合器的1端口与所述的传递链路的一端相连，所述的第四光耦合器的2、3端口分别与所述的第三光滤波器的输入端、所述的第四光滤波器的输入端相连，所述的第三光滤波器的输出端与所述的第一光电转换单元的输入端相连，所述的第一光电转换单元的输出端与所述的第一分频单元的输入端相连，所述的第四光滤波器的输出端与所述的第二光电转换单元的输入端相连，所述的第二光电转换单元的输出端与所述的第二分频单元的输入端相连，所述的第一混频器的第一、第二输入端口分别与所述的第一分频器的输出端、所述的第四微波功分器的第一输出端相连，所述的第一混频器的输出端与所述的第一电滤波器的输入端相连，所述的第二混频器的第一、第二输入端口分别与所述的第二分频器的输出端、所述的第四微波功分器的第二输出端相连，所述的第二混频器的输出端与所述的第二电滤波器的输入端相连，所述的第四微波功分器的输入端与所述的第二微波源的输出端相连；

所述的用户端由第三声光移频器、第三微波源、第五光耦合器、第二法拉第旋转镜、第六光耦合器、第四微波源、第五微波功分器、第一光锁相单元、第二光锁相单元、第七光耦合器、第三光电转换单元、第三电滤波器组成，所述的第三声光移频器的1、2、3端口分别与所述的传递链路的一端、所述的第三微波源的输出端、所述的第五光耦合器的1端口相连，所述的第五光耦合器的2、3端口分别与所述的第二法拉第旋转镜、所述的第六光耦合器的1端口相连，所述的第六光耦合器的2、3端口分别与所述的第一光锁相单元的第一输入端口、所述的第二光锁相单元的第一输入端口相连，所述的第四微波源的输出端与所述的第五微波功分器的输入端相连，所述的第五微波功分器的第一、第二输出端口分别与所述的第一光锁相单元的第二输入端口、所述的第二光锁相单元的第二输入端口相连，所述的第七光耦合器的2、3端口分别与第一光锁相单元的输出端、所述的第二光锁相单元的输出端相连，所述的第七光耦合器的1端口与所述的第三光电转换单元的输入端相连，所述的第三光电转换单元的输出端与所述的第三电滤波器的输入端相连，所述的第三电滤波器的输出端与用户端相连。

待传光载毫米波信号E₀经依次经光隔离器和第一光耦合器后分为两路，其中一路经第一法拉第旋转镜反射后，返回所述的第一光耦合器作为本地参考光信号E₀输入到所述的第四光耦合器；另一路经所述的第二光耦合器再次分为二路，分别经第一光滤波器和第一声光移频器，以及第二光滤波器和第二声光移频器输出，二路信号经所述的第三光耦合器合束后，经所述的传递链路传递到达用户端；

在所述的用户端依次经所述的第三声光移频器和所述的第五光耦合器后信号E₁被分为两部分，其中一部分经所述的第二法拉第旋转镜反射后，经所述的传递链路传递到本地端，再次经第三光耦合器分束后，沿原路返回，经所述的第二光耦合器合束后，经第一光耦合器的3端口输入，4端口输出后，与本地参考光一起输入所述的第四光耦合器，经第四光耦合器再次分为二路，一路依次经所述的第三光滤波器、第一光电转换单元和所述的第一分频单元后进入所述的第一混频器，另一路依次经所述的第四光滤波器、第二光电转换单元和所述的第二分频单元后进入所述的第二混频器，所述的第一混频器和第二混频器的另一端口均与所述的第二微波源相连，第一、第二混频器输出的信号分别经所述的第一电滤波器以及第二电滤波器取下边带后，前者获得的射频信号E₅携带有链路相位噪声的共轭相，将其输入到所述的第一声光移频器，后者获得的射频信号E₆同样携带有链路相位噪声的共轭相，将其输入到所述的第二声光移频器；

将所述第一声光移频器第二声光移频器输出的信号再次经由所述的第三光耦合器合束后，经所述的传递链路传递到用户端，在所述的用户端，经过所述的第三声光移频器、第五光耦合器及第六光耦合器后被分为两路，分别进入第一光锁相单元和第二光锁相单元，所述的第四微波源输出射频信号经第五微波功分器分为二路分别进入第一光锁相单元和第二光锁相单元，将两束光锁相后的信号分别进入所述的第七光耦合器合束后，经所述的第三光电转换单元以及所述的第三电滤波器滤波后即可得到稳定的毫米波信号。

所述的传递链路为光纤链路或者自由空间链路组成，所述的自由空间链路由自由空间本地端光收发天线、用户端光收发天线与自由空间链路组成。

利用上述的基于被动相位补偿的光学毫米波/太赫兹传递系统的毫米波/太赫兹传递方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：

1)本地端待传递的光载毫米波信号为

其中两个角频率和相位的差值分别与毫米波的频率和相位相匹配，即ω₂-ω₁＝ω_mmW，

光载毫米波信号E₀经过所述的光隔离器、所述的第一光耦合器后分为两部分：一部分光载毫米波信号E₀经过所述的第一法拉第旋转镜反射经所述的第一光耦合器后作为本地参考光输入到所述的第四光耦合器上，另一部分光载毫米波信号E₀经所述的第二光耦合再次被分为两路，一路经过所述的第一光滤波器，所述的第一声光移频器后输入到所述的第三光耦合器的2端口，另一路经过所述的第二光滤波器，所述的第二声光移频器后输入到所述的第三光耦合器的3端口，所述的第三光耦合器将耦合后的信号输入到所述的传递链路，在所述的用户端经过所述的第三声光移频器后，输出信号的表达式为

式中，ω_RF1，

分别为所述的第一声光移频器和所述的第二声光移频器射频工作的频率和初始相位，ω_RF2，

分别为所述的第三声光移频器射频工作的频率和初始相位，

分别对应频率ω₁和ω₂引入的光纤链路噪声。

2)所述的E₁信号经过所述的第五光耦合器，被分为两部分，一部分经过所述的第二法拉第旋转镜后反射进入到所述的传递链路，传递到所述的第三光耦合器后再次被分成两路，两路信号依次经历与之前互逆的路径后，经过所述的第一光耦合器的3,4端口后传递到所述的第四光耦合器的1端口，其表达式为：

3)这里假设前向传递和后向传递的链路噪声相等。所述的E₂信号与所述的本地参考光信号E₀经过所述的第四光耦合器合束后分为两路。一路依次经过所述的第三光滤波器，第一光电转换单元，所述的第一分频单元后，输出的信号记为E₃，另一路依次经过所述的第四光滤波器，所述的第二光电转换单元，所述的第二分频单元后，输出的信号记为E₄，所述的E₃和E₄的表达式分别为：

4)所述的第二微波源经所述的第四微波功分器分成两路，一路通过所述的第一混频器与所述的E₃信号进行混频，混频后的信号经所述的第一电滤波器后输出的信号记为E₅，另一路通过所述的第二混频器与所述的E₄信号进行混频，混频后的信号经所述的第二电滤波器后输出的信号记为E₆，所述的E₅，E₆信号表达式分别为：

式中，ω_RF3，

分别为所述的第二微波源输出射频信号的频率和初始相位。

5)信号E₅与所述的第一微波源输出的信号通过第一微波功分器合束后同时加载到所述的第一声光移频器的2端口；信号E₆与所述的第一微波源输出的信号通过第三微波功分器合束后同时加载到所述的第二声光移频器的2端口；

6)所述的第一声光移频器和所述的第二声光移频器输出的光信号经所述的第三光耦合器合束后，再次经传递链路传输到用户端。

7)在用户端经所述的第三声光移频器、所述的第五光耦合器后，输入到所述的第六光耦合器的信号表达式为：

8)所述的E₇信号经所述的第六光耦合器分为两路，一路进入所述的第一光锁相单元，另一路进入所述的第二光锁相单元，所述的第一光锁相单元和所述的第二光锁相单元输出的信号表达式分别为：

式中，ω_Rf4和

分别表示所述的第四微波源输出射频信号的角频率和初始相位。

9)所述的E₈和E₉信号经所述的第七光耦合器合束后，经所述的第三光电转换单元，以及所述的第三电滤波器滤波后输出信号的表达式为：

可见，采用被动相位噪声补偿后，用户端可接收到相位稳定的毫米波/太赫兹信号。

本发明的技术效果如下：

本发明无需借助本地参考源与毫米波信号同步即可实现传递链路的相位补偿，同时也避免了主动相位补偿装置引入的问题，包括有限的补偿速度、补偿精度。此外，该方案还具有系统结构简单，可靠性高的特点。

附图说明

图1是本发明基于被动相位补偿的光学毫米波/太赫兹传递系统实施例的结构示意图；

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，本实施例以本发明的技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和和具体的工作流程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图1为本发明基于被动相位补偿的光学毫米波传递系统的实施例的结构示意图，由图可见，本发明基于被动相位补偿的光学毫米波传递系统，包括本地端1、传递链路2和用户端3：

所述的本地端1由光隔离器单元10、第一光耦合器11、第一法拉第旋转镜12、第二光耦合器13、第一光滤波器14、第一声光移频器15、第一微波功分器16、第二光滤波器17、第二声光移频器18、第一微波源19、第二微波功分器20、第三微波功分器21、第三光耦合器22、第四光耦合器23、第三光滤波器24、第四光滤波器25、第一光电转换单元26、第二光电转换单元27、第一分频单元28、第二分频单元29、第一混频器30、第二混频器31、第四微波功分器32、第二微波源33、第一电滤波器34和第二电滤波器35组成，所述的光隔离器单元10的输入端为待传光载毫米波/太赫兹信号的输入端，所述的光隔离器单元10的输出端与所述的第一光耦合器11的1端口相连，所述的第一光耦合器11的2、3、4端口分别与所述的第一法拉第旋转镜12、所述的第二光耦合器13的1端口、所述的第四光耦合器23的1端口相连，所述的第二光耦合器13的2、3端口分别与所述的第一光滤波器14的输入端、第二光滤波器17的输入端相连，所述的第一声光移频器15的1、2、3端口分别与所述的第一光滤波器14的输出端、所述的第一微波功分器16的输出端、所述的第三光耦合器22的2端口相连，所述的第一微波功分器16的第一、第二输入端口分别与所述的第二微波功分器20的第一输出端口、所述的第一电滤波器34的输出端相连，所述的第二声光移频器18的1、2、3端口分别与所述的第二光滤波器17的输出端、所述的第三微波功分器21的输出端、所述的第三光耦合器22的3端口相连，所述的第三微波功分器21的第一、第二输入端口分别与所述的第二微波功分器20的第二输出端口、所述的第二电滤波器35的输出端相连，所述的第二微波功分器20的输入端与所述的第一微波源19的输出端相连，所述的第三光耦合器22的1端口与所述的传递链路2的一端相连，所述的第四光耦合器23的2、3端口分别与所述的第三光滤波器24的输入端、所述的第四光滤波器25的输入端相连，所述的第三光滤波器24的输出端与所述的第一光电转换单元26的输入端相连，所述的第一光电转换单元26的输出端与所述的第一分频单元28的输入端相连，所述的第四光滤波器25的输出端与所述的第二光电转换单元27的输入端相连，所述的第二光电转换单元27的输出端与所述的第二分频单元29的输入端相连，所述的第一混频器30的第一、第二输入端口分别与所述的第一分频器28的输出端、所述的第四微波功分器32的第一输出端相连，所述的第一混频器30的输出端与所述的第一电滤波器34的输入端相连，所述的第二混频器31的第一、第二输入端口分别与所述的第二分频器29的输出端、所述的第四微波功分器32的第二输出端相连，所述的第二混频器31的输出端与所述的第二电滤波器35的输入端相连，所述的第四微波功分器32的输入端与所述的第二微波源33的输出端相连；

所述的用户端3由第三声光移频器36、第三微波源37、第五光耦合器38、第二法拉第旋转镜39、第六光耦合器40、第四微波源41、第五微波功分器42、第一光锁相单元43、第二光锁相单元44、第七光耦合器45、第三光电转换单元46、第三电滤波器47组成，所述的第三声光移频器36的1、2、3端口分别与所述的传递链路2的一端、所述的第三微波源37的输出端、所述的第五光耦合器38的1端口相连，所述的第五光耦合器38的2、3端口分别与所述的第二法拉第旋转镜39、所述的第六光耦合器40的1端口相连，所述的第六光耦合器40的2、3端口分别与所述的第一光锁相单元43的第一输入端口、所述的第二光锁相单元44的第一输入端口相连，所述的第四微波源41的输出端与所述的第五微波功分器42的输入端相连，所述的第五微波功分器42的第一、第二输出端口分别与所述的第一光锁相单元43的第二输入端口、所述的第二光锁相单元44的第二输入端口相连，所述的第七光耦合器45的2、3端口分别与第一光锁相单元43的输出端、所述的第二光锁相单元44的输出端相连，所述的第七光耦合器45的1端口与所述的第三光电转换单元46的输入端相连，所述的第三光电转换单元46的输出端与所述的第三电滤波器47的输入端相连，所述的第三电滤波器47的输出端与用户端相连。

实施例中，所述的传递链路2由光纤链路构成，本地端1位于传递链路2的一端，用户端3位于传递链路2的另一端。

利用上述的基于被动相位补偿的光学毫米波/太赫兹传递系统的毫米波/太赫兹传递方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：

1)本地端待传递的光载毫米波信号为

其中两个角频率和相位的差值分别与毫米波的频率和相位相匹配，即ω₂-ω₁＝ω_mmW，

光载毫米波信号E₀经过所述的光隔离器10、所述的第一光耦合器11后分为两部分：一部分光载毫米波信号E₀经过所述的第一法拉第旋转镜12反射经所述的第一光耦合器11后作为本地参考光输入到所述的第四光耦合器23上，另一部分光载毫米波信号E₀经所述的第二光耦合13再次被分为两路，一路经过所述的第一光滤波器14，所述的第一声光移频器15后输入到所述的第三光耦合器22的2端口，另一路经过所述的第二光滤波器17，所述的第二声光移频器18后输入到所述的第三光耦合器22的3端口，所述的第三光耦合器22将合束后的信号输入到所述的传递链路2，在所述的用户端经过所述的第三声光移频器36后，输出信号的表达式为

式中，ω_RF1，

分别为所述的第一声光移频器15和所述的第二声光移频器18射频工作的频率和初始相位，ω_RF2，

分别为所述的第三声光移频器36射频工作的频率和初始相位，

分别为光纤链路引入的噪声。

2)所述的E₁信号经过所述的第五光耦合器38，被分为两部分，一部分经过所述的第二法拉第旋转镜39后反射进入到所述的传递链路2，传递到所述的第三光耦合器22后再次被分成两路，两路信号依次经历与之前互逆的路径后，经过所述的第一光耦合器11的3,4端口后传递到所述的第四光耦合器23的1端口，其表达式为：

3)这里假设前向传递和后向传递的链路噪声相等。所述的E₂信号与所述的本地参考光信号E₀经过所述的第四光耦合器23合束后分为两路。一路依次经过所述的第三光滤波器24，第一光电转换单元26，所述的第一分频单元28后，输出的信号记为E₃，另一路依次经过所述的第四光滤波器25，所述的第二光电转换单元27，所述的第二分频单元29后，输出的信号记为E₄，所述的E₃和E₄的表达式分别为：

4)所述的第二微波源33经所述的第四微波功分器32分成两路，一路通过所述的第一混频器30与所述的E₃信号进行混频，混频后的信号经所述的第一电滤波器34后输出的信号记为E₅，另一路通过所述的第二混频器31与所述的E₄信号进行混频，混频后的信号经所述的第二电滤波器35后输出的信号记为E₆，所述的E₅，E₆信号表达式分别为：

式中，ω_RF3，

分别为所述的第二微波源33输出射频信号的频率和初始相位。

5)所述的E₅和E₆信号分别加载到所述的第一声光移频器15和所述的第二声光移频器18的2端口。

6)所述的第一声光移频器15和所述的第二声光移频器18输出的光信号经所述的第三光耦合器22合束后，再次经传递链路2传输到用户端3。

7)在用户端经所述的第三声光移频器36、所述的第五光耦合器38后，输入到所述的第六光耦合器40的信号表达式为：

8)所述的E₇信号经所述的第六光耦合器40分为两路，一路进入所述的第一光锁相单元43，另一路进入所述的第二光锁相单元44，所述的第一光锁相单元43和所述的第二光锁相单元44输出的信号表达式分别为：

式中，ω_RF4和

分别表示所述的第四微波源41输出射频信号的角频率和初始相位。

9)所述的E₈和E₉信号经所述的第七光耦合器45合束后，经所述的第三光电转换单元46，以及所述的第三电滤波器47滤波后输出信号的表达式为：

可见，采用被动相位噪声补偿后，用户端可接收到相位稳定的毫米波/太赫兹信号。

实验表明，本发明通过双外差检测的方式将毫米波引入的相位噪声转换到中频信号上处理，经简单地微波分频、微波混频、微波滤波以及光学移频处理，实现稳定的毫米波/太赫兹信号传递。本发明无需借助本地参考源与毫米波信号同步即可实现传递链路的相位补偿，同时也避免了环路补偿的一些技术问题，例如有限的补偿速度和补偿范围。此外，该方案还具有系统结构简单，可靠性高的特点。

Claims (3)

1.一种基于被动相位补偿的光学毫米波/太赫兹传递系统，包括本地端(1)、传递链路(2)和用户端(3)；其特征在于，

所述的本地端(1)包括光隔离器单元(10)、第一光耦合器(11)、第一法拉第旋转镜(12)、第二光耦合器(13)、第一光滤波器(14)、第一声光移频器(15)、第一微波功分器(16)、第二光滤波器(17)、第二声光移频器(18)、第一微波源(19)、第二微波功分器(20)、第三微波功分器(21)、第三光耦合器(22)、第四光耦合器(23)、第三光滤波器(24)、第四光滤波器(25)、第一光电转换单元(26)、第二光电转换单元(27)、第一分频单元(28)、第二分频单元(29)、第一混频器(30)、第二混频器(31)、第四微波功分器(32)、第二微波源(33)、第一电滤波器(34)和第二电滤波器(35)；

所述的用户端(3)包括第三声光移频器(36)、第三微波源(37)、第五光耦合器(38)、第二法拉第旋转镜(39)、第六光耦合器(40)、第四微波源(41)、第五微波功分器(42)、第一光锁相单元(43)、第二光锁相单元(44)、第七光耦合器(45)、第三光电转换单元(46)、第三电滤波器(47)；

待传光载毫米波信号E₀经依次经光隔离器(10)和第一光耦合器(11)后分为两路，其中一路经第一法拉第旋转镜(12)反射后，返回所述的第一光耦合器(11)作为本地参考光信号输入到所述的第四光耦合器(23)；另一路经所述的第二光耦合器(13)再次分为二路，分别经第一光滤波器(14)和第一声光移频器(15)，以及第二光滤波器(17)和第二声光移频器(18)输出，二路信号经所述的第三光耦合器(22)合束后，经所述的传递链路(2)传递到达用户端(3)；

在所述的用户端(3)依次经所述的第三声光移频器(36)和所述的第五光耦合器(38)后信号E₁被分为两部分，其中一部分经所述的第二法拉第旋转镜(39)反射后，经所述的传递链路(2)传递到本地端(1)，再次经第三光耦合器(22)分束后，沿原路返回，经所述的第二光耦合器(13)合束后，经第一光耦合器(11)的3端口输入，4端口输出后，与本地参考光一起输入所述的第四光耦合器(23)，经第四光耦合器(23)再次分为二路，一路依次经所述的第三光滤波器(24)、第一光电转换单元(26)和所述的第一分频单元(28)后进入所述的第一混频器(30)，另一路依次经所述的第四光滤波器(25)、第二光电转换单元(27)和所述的第二分频单元(29)后进入所述的第二混频器(31)，所述的第一混频器(30)和第二混频器(31)的另一端口均与所述的第二微波源(33)相连，第一、第二混频器输出的信号分别经所述的第一电滤波器(34)以及第二电滤波器(35)取下边带后，前者获得的射频信号E₅携带有链路相位噪声的共轭相，将其输入到所述的第一声光移频器(15)，后者获得的射频信号E₆同样携带有链路相位噪声的共轭相，将其输入到所述的第二声光移频器(18)；

将所述第一声光移频器(15)和第二声光移频器(18)输出的信号再次经由所述的第三光耦合器(22)合束后，经所述的传递链路(2)传递到用户端(3)，在所述的用户端(3)，经过所述的第三声光移频器(36)、第五光耦合器(38)及第六光耦合器(40)后被分为两路，分别进入第一光锁相单元(43)和第二光锁相单元(44)，所述的第四微波源(41)输出射频信号经第五微波功分器(42)分为二路分别进入第一光锁相单元(43)和第二光锁相单元(44)，将两束光锁相后的信号分别进入所述的第七光耦合器(45)合束后，经所述的第三光电转换单元(46)以及所述的第三电滤波器(47)滤波后即可得到稳定的毫米波信号。

2.根据权利要求1所述的基于被动相位补偿的光学毫米波/太赫兹传递系统，其特征在于，所述的传递链路(2)为光纤链路或者自由空间链路组成，所述的自由空间链路由自由空间本地端光收发天线、用户端光收发天线与自由空间链路组成。

3.利用权利要求1或2所述的基于被动相位补偿的光学毫米波/太赫兹传递系统的毫米波/太赫兹传递方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：

1)本地端待传递的光载毫米波信号为

其中两个角频率和相位的差值分别与毫米波的频率和相位相匹配，即ω₂-ω₁＝ω_mmW，

光载毫米波信号E₀经过所述的光隔离器(10)和第一光耦合器(11)后分为两部分：一部分光载毫米波信号E₀经过所述的第一法拉第旋转镜(12)反射再经所述的第一光耦合器(11)后作为本地参考光输入到所述的第四光耦合器(23)上，另一部分光载毫米波信号E₀经所述的第二光耦合器(13)再次被分为两路，一路经过所述的第一光滤波器(14)和第一声光移频器(15)后输入到所述的第三光耦合器(22)的2端口，另一路经过所述的第二光滤波器(17)和第二声光移频器(18)后输入到所述的第三光耦合器(22)的3端口，经该第三光耦合器(22)合束后的信号经所述的传递链路(2)传输至所述的用户端；

经所述的第三声光移频器(36)输出信号的表达式为

式中，ω_RF1，

分别为所述的第一声光移频器(15)和所述的第二声光移频器(18)射频工作的频率和初始相位，ω_RF2，

分别为所述的第三声光移频器(36)射频工作的频率和初始相位，

分别对应频率ω₁和ω₂引入的光纤链路噪声；

2)信号E₁经过所述的第五光耦合器(38)分为两部分，一部分经过所述的第二法拉第旋转镜(39)传输至传递链路(2)后，传递至本地端，经所述的第三光耦合器(22)再次被分成两路，两路信号依次经历与之前互逆的路径后，经过所述的第一光耦合器(11)的3,4端口后传递到所述的第四光耦合器(23)的1端口，其表达式为：

3)设前向传递和后向传递的链路噪声相等，信号E₂与本地参考光信号经过所述的第四光耦合器(23)合束后分为两路，一路依次经过所述的第三光滤波器(24)，第一光电转换单元(26)，所述的第一分频单元(28)后，输出的信号记为E₃，另一路依次经过所述的第四光滤波器(25)，所述的第二光电转换单元(27)，所述的第二分频单元(29)后，输出的信号记为E₄，所述的E₃和E₄的表达式分别为：

4)第二微波源(33)经所述的第四微波功分器(32)分成两路，一路通过所述的第一混频器(30)与信号E₃进行混频，混频后的信号经所述的第一电滤波器(34)后输出的信号记为E₅，另一路通过所述的第二混频器(31)与信号E₄进行混频，混频后的信号经所述的第二电滤波器(35)后输出的信号记为E₆，信号E₅，信号E₆表达式分别为：

式中，ω_RF3，

分别为所述的第二微波源(33)输出射频信号的频率和初始相位；

5)信号E₅与所述的第一微波源(19)输出的信号通过第一微波功分器(16)合束后同时加载到所述的第一声光移频器(15)的2端口；信号E₆与所述的第一微波源(19)输出的信号通过第三微波功分器(21)合束后同时加载到所述的第二声光移频器(18)的2端口；

6)所述的第一声光移频器(15)和所述的第二声光移频器(18)输出的光信号经所述的第三光耦合器(22)合束后，再次经传递链路(2)传输到用户端(3)；

7)在用户端经所述的第三声光移频器(36)和第五光耦合器(38)后，输入到所述的第六光耦合器(40)的信号表达式为：

8)信号E₇经所述的第六光耦合器(40)分为两路，一路进入所述的第一光锁相单元(43)，另一路进入所述的第二光锁相单元(44)，所述的第一光锁相单元(43)和所述的第二光锁相单元(44)输出的信号表达式分别为：

式中，ω_RF4和

分别表示所述的第四微波源(41)输出射频信号的角频率和初始相位；

9)信号E₈和信号E₉经所述的第七光耦合器(45)合束后，经所述的第三光电转换单元(46)，以及所述的第三电滤波器(47)滤波后输出信号的表达式为：

即采用被动相位噪声补偿后，用户端可接收到相位稳定的毫米波/太赫兹信号。

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