CN202513931U - 一种3MZ双电极调制器双路毫米波RoF系统 - Google Patents
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Abstract
一种3MZ双电极调制器双路毫米波RoF系统，涉及光载无线通信领域。解决了现有RoF系统噪声大、误码率高的问题。本系统第一MZ双电极调制器分别与激光器、第一偏置电压源、第一射频放大器、第一π移相器、地、第一3dB耦合器输入接。第二MZ双电极调制器分别与第二射频放大器、第二π移相器、强度调制器、地、第一3dB耦合器输出接。第三MZ双电极调制器分别与第三射频放大器、第三π移相器、第二偏置电压源、地、第一3dB耦合器输出、第二3dB耦合器输入接。第二交织器一路输出通过第一光电转换器、第一滤波器、第一毫米波放大器与第一毫米波天线接，另路通过第二光电转换器、第二滤波器、第二毫米波放大器与第二毫米波天线接。系统用于噪声小、误码率低的RoF系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及光载无线通信(radio-over-fiber，缩写为RoF)技术领域，具体地讲是一种3MZ双电极调制器双路毫米波RoF系统。
背景技术
随着科技的不断进步，人们对信息获取的要求也在不断提高，如今无线通信得到普及，但其传输速率远远不能满足人们的需求，因此提高传输频率，是增加数据带宽的有效方法，再者，目前无线频段使用紧张，但高频毫米波段利用甚少，无线通信频段的提高也是一种趋势。但在无线通信中，频率增加意味着损耗增加，蜂窝系统中每个小区的覆盖范围将减小，进而需要建设更多的基站，增加成本。为解决这些问题，最有效的方法是采用RoF(radio-over-fiber，缩写为RoF，又称光纤无线通信)技术，基站与中心站之间用光纤连接，中心站负责数据的处理，基站只负责光电转换，建设成本低，经济上可行。
由于RoF系统工作于毫米波段，产生毫米波的技术成为RoF系统的关键技术。传统的RoF系统中，使用多个MZ(Mach-Zehnder)双电极调制器只能产生一路毫米波信号[Li Jing，Tigang Ning，et al.60 GHz Radio over Fiber Technologyfor Wireless Access by employing Narrow-Angle PSK Modulation.OpticsCommunications.2011.284：3428-3432]，这样一来，系统的噪声大，系统的误码率高。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，现有的RoF系统噪声大，系统的误码率高。提出一种3MZ双电极调制器双路毫米波RoF系统。
中心站采用3个MZ双电极调制器来进行调制，进而产生两路载有相同调制信息的毫米波信号，基站将上述两毫米波信号进行分集发送，进而降低了系统误码率，提高系统性能。本实用新型中系统的低误码率特性，使得本系统具有很高的实用价值。
解决其技术问题的技术方案：
一种3MZ双电极调制器双路毫米波ROF系统，包括中心站、链路光纤和基站，中心站和基站通过链路光纤连接。
射频信号发生器的输出端与第一射频放大器、第二射频放大器及第三射频放大器的输入端连接；
激光器的输出端与第一MZ双电极调制器输入端连接；第一MZ双电极调制器的一个直流电极与第一偏置电压源的输出端连接，另外一个直流电极接地，一个RF电极与第一射频放大器的输出端连接，另一个RF电极与第一π移相器的输出端连接，第一π移相器的输入端与第一射频放大器的输出端连接；
第一MZ双电极调制器输出端与第一3dB耦合器的输入端连接，第一3dB耦合器的一个输出端与第二MZ双电极调制器的输入端链接，第一3dB耦合器的另一个输出端与第三MZ双电极调制器的输入端连接；
第二MZ双电极调制器的两个直流电极接地，一个RF电极与第二射频放大器输出端连接，另一个RF电极与第二π移相器的输出端连接，第二π移相器的输入端与第二射频放大器的输出端连接；第二MZ双电极调制器的输出端与强度调制器的光输入端连接，对强度调制器施加二进制基带调制信号；
第三MZ双电极调制器的一个直流电极与第二偏置电压源的输出端连接，另外一个直流电极接地，一个RF电极与第三射频放大器输出端连接，另一个RF电极与第三π移相器的输出端连接，第三π移相器的输入端与第三射频放大器的输出端连接；
强度调制器的输出端与第二3dB耦合器的一个输入端连接；第三MZ双电极调制器的输出端与第二3dB耦合器的另一个输入端连接；
第二3dB耦合器的输出端与EDFA光纤放大器的输入端连接，EDFA光纤放大器的输出端通过链路光纤连接到第一交织器的输入端；第一交织器的一个输出端与第二交织器的输入端连接，第一交织器的另外一个输出端与光纤光栅滤波器的输入端链接；
第二交织器的一个输出端与第一光电转换器的输入端连接，第一光电转换器的输出端与第一滤波器的输入端连接，第一滤波器的输出端与第一毫米波放大器的输入端连接，第一毫米波放大器的输出端与第一毫米波天线连接；第二交织器的另外一个输出端与第二光电转换器的输入端连接，第二光电转换器的输出端与第二滤波器的输入端连接，第二滤波器的输出端与第二毫米波放大器的输入端连接，第二毫米波放大器的输出端与第二毫米波天线连接；
光纤光栅滤波器的输出端与第三光电转换器的输入端连接，第三光电转换器的输出端与第三滤波器的输入端连接。
本实用新型的有益效果具体如下：
本实用新型将数据信息调制到光载波的四个频率分量上，并将四个频率分量分为两组，分别通过差频的方式产生两个携带有相同数据信息的毫米波信号，并采用分集的方式向外发送，此方法不滤除任何携带有数据信息的光波信号，提高了系统效率，同时使用分集技术可以降低系统的误码率。
附图说明
图1一种3MZ双电极调制器双路毫米波RoF系统结构框图。
图中：中心站1、链路光纤2、基站3、激光器1-1、射频信号发生器1-2、第一MZ双电极调制器1-3、第一3dB耦合器1-4、第二MZ双电极调制器1-5、二进制基带调制信号1-6、强度调制器1-7、第三MZ双电极调制器1-8、第二3dB耦合器1-9、EDFA光纤放大器1-10、第一射频放大器1-11、第二射频放大器1-12、第三射频放大器1-13、第一π移相器1-14、第二π移相器1-15、第三π移相器1-16、第一偏置电压源1-17、第二偏置电压源1-18、第一交织器3-1、第二交织器3-2、第一光电转换器3-3、第一滤波器3-4、第一毫米波放大器3-5、第一毫米波天线3-6、第二光电转换器3-7、第二滤波器3-8、第二毫米波放大器3-9、第二毫米波天线3-10、光纤光栅滤波器3-11、第三光电转换器3-12、第三滤波器3-13。
具体实施方式
下面结合实施例来具体说明本实用新型。
一种3MZ双电极调制器双路毫米波ROF系统，如图1所示，包括中心站1、链路光纤2和基站3，中心站1和基站3通过链路光纤2连接。
射频信号发生器1-2的输出端与第一射频放大器1-11、第二射频放大器1-12及第三射频放大器1-13的输入端连接。
激光器1-1的输出端与第一MZ双电极调制器1-3输入端连接；第一MZ双电极调制器1-3的一个直流电极与第一偏置电压源1-17的输出端连接，另外一个直流电极接地，一个RF电极与第一射频放大器1-11的输出端连接，另一个RF电极与第一π移相器1-14的输出端连接，第一π移相器1-14的输入端与第一射频放大器1-11的输出端连接。
第一MZ双电极调制器1-3输出端与第一3dB耦合器1-4的输入端连接，第一3dB耦合器1-4的一个输出端与第二MZ双电极调制器1-5的输入端链接，第一3dB耦合器1-4的另一个输出端与第三MZ双电极调制器1-8的输入端连接。
第二MZ双电极调制器1-5的两个直流电极接地，一个RF电极与第二射频放大器1-12输出端连接，另一个RF电极与第二π移相器1-15的输出端连接，第二π移相器1-15的输入端与第二射频放大器1-12的输出端连接；第二MZ双电极调制器1-5的输出端与强度调制器1-7的光输入端连接，对强度调制器1-7施加二进制基带调制信号1-6。
第三MZ双电极调制器1-8的一个直流电极与第二偏置电压源1-18的输出端连接，另外一个直流电极接地，一个RF电极与第三射频放大器1-13输出端连接，另一个RF电极与第三π移相器1-16的输出端连接，第三π移相器1-16的输入端与第三射频放大器1-13的输出端连接。
强度调制器1-7的输出端与第二3dB耦合器1-9的一个输入端连接；第三MZ双电极调制器1-8的输出端与第二3dB耦合器1-9的另一个输入端连接。
第二3dB耦合器1-9的输出端与EDFA光纤放大器1-10的输入端连接，EDFA光纤放大器1-10的输出端通过链路光纤2连接到第一交织器3-1的输入端；第一交织器3-1的一个输出端与第二交织器3-2的输入端连接，第一交织器3-1的另外一个输出端与光纤光栅滤波器3-11的输入端链接。
第二交织器3-2的一个输出端与第一光电转换器3-3的输入端连接，第一光电转换器3-3的输出端与第一滤波器3-4的输入端连接，第一滤波器3-4的输出端与第一毫米波放大器3-5的输入端连接，第一毫米波放大器3-5的输出端与第一毫米波天线3-6连接；第二交织器3-2的另外一个输出端与第二光电转换器3-7的输入端连接，第二光电转换器3-7的输出端与第二滤波器3-8的输入端连接，第二滤波器3-8的输出端与第二毫米波放大器3-9的输入端连接，第二毫米波放大器3-9的输出端与第二毫米波天线3-10连接。
光纤光栅滤波器3-11的输出端与第三光电转换器3-12的输入端连接，第三光电转换器3-12的输出端与第三滤波器3-13的输入端连接。
所述的第一滤波器3-4、第二滤波器3-8和第三滤波器3-13采用带通滤波器或隔直滤波器。
所述的第一偏置电压源1-17的输出电压Vbias1＝Vπ1，将第一MZ双电极调制器1-3偏置于最小传输点，第一MZ双电极调制器1-3的调制系数为
其中，Vp-p1为第一射频放大器1-11输出射频信号的峰峰值幅度，Vπ1为第一MZ双电极调制器1-3的半波电压。
所述的第二MZ双电极调制器1-5的调制系数为
其中，Vp-p2为第二射频放大器1-12输出射频信号的峰峰值幅度，Vπ2为第二MZ双电极调制器1-5的半波电压。
所述的第二偏置电压源1-18的输出电压Vbias3＝Vπ3，将第三MZ双电极调制器1-8偏置于最小传输点，第三MZ双电极调制器1-8的调制系数为
其中，Vp-p3为第三射频放大器1-13输出射频信号的峰峰值幅度，Vπ3为第三MZ双电极调制器1-8的半波电压。
本实用新型的工作过程如下：
激光器1-1产生中心频率为F的光波信号，射频信号发生器1-2产生频率为f的射频信号。
调节第一MZ双电极调制器1-3的直流偏压Vbias1，使Vbias1＝Vπ1，将第一MZ双电极调制器1-3偏置于最小传输点，此时，第一MZ双电极调制器1-3的调制系数
调节第一射频放大器1-11输出信号的峰峰值幅度Vp-p1，从而改变调制系数m1，使得第一MZ双电极调制器1-3输出的光波信号主要包括两个频率分量：F-f和F+f；其中Vπ1为第一MZ双电极调制器1-3的半波电压。
调节第二MZ双电极调制器1-5的直流偏压Vbias2，使Vbias2＝0，将第二MZ双电极调制器1-5偏置于最大传输点，此时，第二MZ双电极调制器1-5的调制系数
调节第二射频放大器1-12输出信号的峰峰值幅度Vp-p2，从而改变调制系数m2，使得第二MZ双电极调制器1-5输出的光波信号主要包括四个频率分量：F-3f、F-f、F+f和F+3f；其中Vπ2为第二MZ双电极调制器1-5的半波电压。
调节第三MZ双电极调制器1-8的直流偏压Vbias3，使Vbias3＝Vπ3，将MZ双电极调制器1-8偏置于最小传输点，此时，第三MZ双电极调制器1-8的调制系数
调节第三射频放大器1-13输出信号的峰峰值幅度Vp-p3，从而改变调制系数m3，使得第三MZ双电极调制器1-8输出的光波信号主要包括三个频率分量：F-2f、F和F+2f；其中Vπ3为第三MZ双电极调制器1-8的半波电压。
第一MZ双电极调制器1-3输出的光波信号经强度调制器1-7调制之后，使得频率分量F-3f、F-f、F+f和F+3f都携带有数据信息。
经过第二3dB耦合器1-9耦合之后，输出的光波信号主要包括7个频率分量：F-3f、F-2f、F-f、F、F+f、F+2f和F+3f；其中，频率分量F-3f、F-f、F+f和F+3f携带有数据信息。
中心站1产生的7个频率分量经过第一交织器3-1之后分为两路信号，第一路信号包括四个频率分量：F-3f、F-f、F+f和F+3f，此四个频率分量都携带有数据信息，第二路信号包括三个频率分量：F-2f、F和F+2f，此三个频率分量不携带有数据信息。
第一路信号经过第二交织器3-2之后又分为两部分信号，其中一部分信号包括两个频率分量：F-3f和F-f，经过第一光电转器3-3差频后即产生携带有数据信号的毫米波信号，中心频率为2f；另一部分信号也包括两个频率分量：F+f和F+3f，经过第二光电转器3-7差频后即产生携带有数据信号的毫米波信号，中心频率为2f。
第二路信号经过光纤光栅滤波器3-11滤波之后仅包括两个频率分量：F和F+2f，经过第三光电转器3-12差频后即产生基站3的本地毫米波信号，中心频率为2f。
Claims (3)
1.一种3MZ双电极调制器双路毫米波RoF系统，包括中心站(1)、链路光纤(2)和基站(3)，中心站(1)和基站(3)通过链路光纤(2)连接，其特征在于：
射频信号发生器(1-2)的输出端与第一射频放大器(1-11)、第二射频放大器(1-12)及第三射频放大器(1-13)的输入端连接；
激光器(1-1)的输出端与第一MZ双电极调制器(1-3)输入端连接；第一MZ双电极调制器(1-3)的一个直流电极与第一偏置电压源(1-17)的输出端连接，另外一个直流电极接地，一个RF电极与第一射频放大器(1-11)的输出端连接，另一个RF电极与第一π移相器(1-14)的输出端连接，第一π移相器(1-14)的输入端与第一射频放大器(1-11)的输出端连接；
第一MZ双电极调制器(1-3)输出端与第一3dB耦合器(1-4)的输入端连接，第一3dB耦合器(1-4)的一个输出端与第二MZ双电极调制器(1-5)的输入端链接，第一3dB耦合器(1-4)的另一个输出端与第三MZ双电极调制器(1-8)的输入端连接；
第二MZ双电极调制器(1-5)的两个直流电极接地，一个RF电极与第二射频放大器(1-12)输出端连接，另一个RF电极与第二π移相器(1-15)的输出端连接，第二π移相器(1-15)的输入端与第二射频放大器(1-12)的输出端连接；第二MZ双电极调制器(1-5)的输出端与强度调制器(1-7)的光输入端连接，对强度调制器(1-7)施加二进制基带调制信号(1-6)；
第三MZ双电极调制器(1-8)的一个直流电极与第二偏置电压源(1-18)的输出端连接，另外一个直流电极接地，一个RF电极与第三射频放大器(1-13)输出端连接，另一个RF电极与第三π移相器(1-16)的输出端连接，第三π移相器(1-16)的输入端与第三射频放大器(1-13)的输出端连接；
强度调制器(1-7)的输出端与第二3dB耦合器(1-9)的一个输入端连接；第三MZ双电极调制器(1-8)的输出端与第二3dB耦合器(1-9)的另一个输入端连接；
第二3dB耦合器(1-9)的输出端与EDFA光纤放大器(1-10)的输入端连接，EDFA光纤放大器(1-10)的输出端通过链路光纤(2)连接到第一交织器(3-1)的输入端；第一交织器(3-1)的一个输出端与第二交织器(3-2)的输入端连接，第一交织器(3-1)的另外一个输出端与光纤光栅滤波器(3-11)的输入端链接；
第二交织器(3-2)的一个输出端与第一光电转换器(3-3)的输入端连接，第一光电转换器(3-3)的输出端与第一滤波器(3-4)的输入端连接，第一滤波器(3-4)的输出端与第一毫米波放大器(3-5)的输入端连接，第一毫米波放大器(3-5)的输出端与第一毫米波天线(3-6)连接；第二交织器(3-2)的另外一个输出端与第二光电转换器(3-7)的输入端连接，第二光电转换器(3-7)的输出端与第二滤波器(3-8)的输入端连接，第二滤波器(3-8)的输出端与第二毫米波放大器(3-9)的输入端连接，第二毫米波放大器(3-9)的输出端与第二毫米波天线(3-10)连接；
光纤光栅滤波器(3-11)的输出端与第三光电转换器(3-12)的输入端连接，第三光电转换器(3-12)的输出端与第三滤波器(3-13)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种3MZ双电极调制器双路毫米波ROF系统，其特征在于：
所述的第一滤波器(3-4)、第二滤波器(3-8)和第三滤波器(3-13)采用带通滤波器或隔直滤波器。
3.根据权利要求1所述的一种3MZ双电极调制器双路毫米波ROF系统，其特征在于：
所述的第一偏置电压源(1-17)的输出电压Vbias1＝Vπ1，将第一MZ双电极调制器(1-3)偏置于最小传输点，第一MZ双电极调制器(1-3)的调制系数为
其中，Vp-p1为第一射频放大器(1-11)输出射频信号的峰峰值幅度，Vπ1为第一MZ双电极调制器(1-3)的半波电压；
所述的第二MZ双电极调制器(1-5)的调制系数为
其中，Vp-p2为第二射频放大器(1-12)输出射频信号的峰峰值幅度，Vπ2为第二MZ双电极调制器(1-5)的半波电压；
所述的第二偏置电压源(1-18)的输出电压Vbias3＝Vπ3，将第三MZ双电极调制器(1-8)偏置于最小传输点，第三MZ双电极调制器(1-8)的调制系数为
其中，Vp-p3为第三射频放大器(1-13)输出射频信号的峰峰值幅度，Vπ3为第三MZ双电极调制器(1-8)的半波电压。
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| CN104363051A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-02-18 | 北京邮电大学 | 一种光纤无线一体化系统 |
| CN106027153A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-10-12 | 西安电子科技大学 | 基于新型双边带马赫增德尔调制器产生60GHz毫米波的方法 |
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