CN205490554U - 一种80GHz高速光纤微波拉远系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供一种80GHz高速光纤微波拉远系统，包括：近端主机、N个远端从机和N个天线；所述近端主机用于接收数字基带信号的输入经处理后输出N路光子载波信号，所述N个远端从机通过N条标准单模光纤(SSMF)与所述近端主机相连；所述远端从机用于对所述光子载波信号实施光电子直接探测变换、滤波、放大后输出80GHz超高速超高频毫米波载波信号；所述天线与所述远端从机通过馈线连接，所述天线用于进行室外信号覆盖。对未来室内室外分布系统、室内室外空间进行高速无线信号覆盖。
Description
技术领域
本实用新型涉及新一代信息与通信技术领域，具体涉及一种基于光纤SOA-FWM非线性全光内变换的80GHz高速光纤微波拉远系统。
背景技术
随着互联网+、大数据、智慧传感、工业4.0概念的提出及现代通信技术的飞速发展，超宽带光传输与高速无线接入越来越收到各行各业人士的重视，其光与无线的融合技术是对未来通信的发展提出了更高的要求。然而，基于目前的移动通信网络平台很难真正做到光与无线接入的真正深度融合。未来智能光和无线融合通信系统基础架构的深度改进和变革是互联网+、大数据、智慧传感、工业4.0发展的前提和基础。为此，全光信号处理与全光变换网络技术、光载无线电技术、光子毫米波技术越来越收到通信科研人员的推崇。
本实用新型公开一种基于光纤SOA-FWM非线性全光内变换的80GHz高速光纤微波拉远系统，主要包括：一种基于光纤SOA-FWM非线性全光内变换的80GHz高速光纤微波拉远系统架构、近端主机架构、远端从机架构、天线、标准单模光纤、CWDM、CW激光器、SOA、光学矩形滤波器、Duo-binary预编码器、NRZ脉冲信号产生器、激光器外电路驱动模块、直接调制激光器、EDFA、低成本光电子直接探测器、带外抑制滤波器、微波信号功率放大器、光纤SOA-FWM非线性全光内变换的光子载波信号产生方法及装置、高速光双二进制产生原理及装置、80GHz毫米载波信号产生机理及装置。
发明内容
有鉴于此，本实用新型目的在于提供一种基于光纤SOA-FWM非线性全光内变换的80GHz高速光纤微波拉远系统，对未来室内室外分布系统、未来高速光纤微波城域网信息传送、高速无线移动接入网、未来移动通信系统相邻基站间高速光纤微波信号传送、超高频无线毫米波的产生、光子毫米波的产生、提供低成本简易系统装置和解决方案近端主机通过多条光纤链路分别与对应远端从机通信，光载波信号再经远端从机变换处理后对室内室外空间进行高速无线信号覆盖。
本实用新型是这样实现的，一种基于光纤SOA-FWM非线性全光内变换的80GHz高速光纤微波拉远系统，包括：近端主机、N个远端从机和N个天线；所述近端主机用于接收数字基带信号的输入经处理后输出N路光子载波信号，所述N个远端从机通过N条标准单模光纤(SSMF)与所述近端主机相连；所述远端从机用于对所述光子载波信号实施光电子直接探测变换、滤波、放大后输出80GHz超高速超高频毫米波载波信号；所述天线与所述远端从机通过馈线连接，所述天线用于进行室外信号覆盖。
进一步地，所述近端主机包括：CW激光器、光双二进制发射机、CWDM模块、半导体激光放大模块和光学矩形滤波器；所述CW激光器和所述光双二进制发射机同时连接到所述CWDM模块，所述光双二进制发射机用于产生并输出超高速二进制光子信号；所述CWDM模块用于将所述CW激光器产生的CW激光和所述超高速二进制光子信号复用；所述CWDM模块通过标准单模光纤与所述半导体激光放大模块相连，所述半导体激光放大模块用于放大并输出所述光子载波信号；所述光学矩形滤波器与所述半导体激光放大模块的输出端相连，用于对所述光子载波信号进行滤波。
进一步地，所述近端主机还包括：光学分路器，用于对所述光子载波信号分路。
进一步地，所述光双二进制发射机包括：预编码器、NRZ脉冲信号产生器、激光器外电路驱动模块、直接调制激光器；所述预编码器、所述NRZ脉冲信号产生器、所述激光器外电路驱动模块和所述直接调制激光器依次串联。
进一步地，所述远端从机包括：EDFA模块、光电子直接探测器、带外抑制滤波器和微波功率信号放大器；所述EDFA模块、所述光电子直接探测器、所述带外抑制滤波器和所述微波功率信号放大器依次串联。
根据上述方案，本实用新型的有益效果在于：其采用了高速光Duo-binary编码技术、低成本外电路驱动直接调制技术、非线性光子放大技术、光纤SOA-FWM非线性全光内变换技术、光子毫米波技术、低成本光电子探测转换技术和超高频毫米波技术。(1)提供一种高速光纤微波一拖多拉远无线覆盖系统；(2)提供一种高速高谱利用效率的Duo-binary编码调制装置；(3)提供一种简易的低成本光电直接探测装置；(4)提供一种基于光纤SOA-FWM非线性内变换的光子载波信号产生方法及装置；(5)提供一种低成本80GHz无线毫米波信号产生装置；(6)提供一种高速高光谱利用效率的光双二进制发射机装置；(7)提供一种未来移动通信系统相邻基站间高速光纤微波信号传送的低成本方案；(8)提供一种未来高速无线局域网低成本系统接入解决方案；(9)提供一种未来高速光纤微波城域网系统传送解决方案。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出了本申请提供的一种基于光纤SOA-FWM非线性全光内变换的80GHz高速光纤微波拉远系统架构图；
图2示出了本申请提供的一种基于光纤SOA-FWM非线性全光内变换的80GHz高速光纤微波拉远系统中近端主机架构图；
图3示出了本申请提供的一种基于光纤SOA-FWM非线性全光内变换的80GHz高速光纤微波拉远系统中光双二进制发射机原理结构图；
图4示出了本申请提供的一种基于光纤SOA-FWM非线性全光内变换的80GHz高速光纤微波拉远系统中远端从机架构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，一种基于光纤SOA-FWM非线性全光内变换的80GHz高速光纤微波拉远系统，包括：近端主机、N个远端从机和N个天线；所述近端主机用于接收数字基带信号的输入经处理后输出N路光子载波信号，所述N个远端从机通过N条标准单模光纤(SSMF)与所述近端主机相连；所述远端从机用于对所述光子载波信号实施光电子直接探测变换、滤波、放大后输出80GHz超高速超高频毫米波载波信号；所述天线与所述远端从机通过馈线连接，所述天线用于进行室外信号覆盖。下面利用信号传输链路进行详细描述：基带信号进入到近端主机，经Duo-binary(双二进制)脉冲预编码器、NRZ脉冲信号产生器、激光器外电路驱动模块、直接调制激光器后与CW激光器通过CWDM (粗波分复用器)进行波分复用、0.1公里诱饵SSMF(标准单模光纤)、半导体激光放大SOA、光学矩形滤波后产生基于光纤SOA-FWM非线性内变换的光子载波信号，光子载波信号在近端机里经过光学分路器分路后再通过多条标准单模光纤(SSMF)把各个目标光子载波信号传输到各自对应的远端从机，经远端从机对目标光子载波信号实施光电子直接探测变换、滤波、放大后输出80GHz超高速超高频毫米波载波信号，再通过馈线、天线进行室内室外空间高速无线信号覆盖。(根据远端单元覆盖需要可进行5至16路的不同一拖多远端单元扩展)
如图2所示，为本实用新型实施例提供的一种基于光纤SOA-FWM非线性全光内变换的80GHz高速光纤微波拉远系统中的近端主机架构图。近端主机包括：CW激光器、光双二进制发射机、CWDM模块、半导体激光放大模块和光学矩形滤波器；所述CW激光器和所述光双二进制发射机同时连接到所述CWDM模块，所述光双二进制发射机用于产生并输出超高速二进制光子信号；所述CWDM模块用于将所述CW激光器产生的CW激光和所述超高速二进制光子信号复用；所述CWDM模块通过标准单模光纤与所述半导体激光放大模块相连，所述半导体激光放大模块用于放大并输出所述光子载波信号；所述光学矩形滤波器与所述半导体激光放大模块的输出端相连，用于对所述光子载波信号进行滤波。下面采用信号传输链路进行详细描述：光双二进制(Duo-binary)发射机输出的超高速Duo-binary光子信号通过CWDM与CW激光器复用后经0.1公里诱饵SSMF、半导体激光器放大后输出基于光纤SOA-FWM非线性内变换的光子载波信号(本实用新型中产生的非线性内变换光子载波信号分别为193.16THz和193.24THz两个中心波段的光载波信号)，再经光学矩形滤波器滤波后得到目标光子载波信号(即是只保留了193.16THz和193.24THz两个中心光波段的携带有高速Duo-binary编码信息的80GHz的目标光子载波信号)。
如图3所示，为本实用新型实施例提供的光双二进制发射机，包括：预编码器、NRZ脉冲信号产生器、激光器外电路驱动模块、直接调制激光器；所述预编码器、所述NRZ脉冲信号产生器、所述激光器外电路驱动模块和所述直接调制激光器依次串联。下面采用信号传输链路详细描述：基带信号经过Duo-binary预编码器、NRZ脉冲信号产生器后、激光器外电路驱动模块、直接调制激光器后输出超高速Duo-binary光子信号。
如图4所示，为本实用新型实施例提供的一种基于光纤SOA-FWM非线性全光内变换的80GHz高速光纤微波拉远系统中远端从机架构图，远端从机包括：EDFA模块、光电子直接探测器、带外抑制滤波器和微波功率信号放大器；所述EDFA模块、所述光电子直接探测器、所述带外抑制滤波器和所述微波功率信号放大器依次串联。面采用信号传输链路详细描述：基于光纤SOA-FWM非线性内变换的光子载波信号(即目标光子载波信号)经光电子直接探测器、带外抑制滤波器和微波功率信号放大器实施光电变换、带外滤波处理、信号功率放大后，输出带有2.5Gbit/s的Duo-binary编码信息的超高速80GHz毫米波信号。
下面对器件与模块关键参数设计进行详细说明：
一种基于光纤SOA-FWM(光纤-半导体激光放大-四波混频)非线性全光内变换的80GHz高速光纤微波拉远系统采用单通道2.5Gbit/s传输速率、80GHz载波信号覆盖方式设计。
(1)光双二进制(Duo-binary)发射机关键设计参数
光双二进制(Duo-binary)发射机中数字基带信号速率为2.5Gbit/s；
Duo-binary与编码器采用延迟1个bit位的延迟设计(即是延迟参数为0.4纳秒)；直接调制激光器中心波长为193THz、发射功率为0dBm、消光比为20dBm、激光线宽为10MHz、初相位为0度。
(2)CW激光器关键设计参数
CW激光器中心波长为193.4THz、发射功率为5dBm、激光线宽为10MHz、初相位为0度。
(3)CWDM(粗波分复用器)关键设计参数
带宽为5GHz、额外插损为0.5dBm、滤波类型为贝赛尔型、滤波深度85dB、滤波阶数为2阶、光复用通道分别为193.4THz和193THz。
(4)SSMF(标准单模光纤)关键设计参数
衰减参数为0.2dB/km，色散系数为16.75ps/nm/km。
(5)半导体激光放大器关键设计参数
该半导体激光放大器为行波型半导体光放大器，注入电流为0.2A。
(6)光学矩形滤波器关键设计参数
矩形光学滤波器中心波长为193.2THz、带宽为120GHz、插入损耗为0.5dB、滤波深度85dB。
(7)EDFA(掺铒光纤放大器)关键设计参数
铒纤长度为5米、980nm前向泵浦功率为100mW、后向泵浦功率为0mW。
(8)光电子直接探测器关键设计参数
光电子直接探测器响应度为1A/W、有效噪声带宽均为1GHz、暗电流均为10nA、热功率密度均为15E-24W/Hz、中心探测频段为193.2THz。
(9)带外抑制滤波器关键设计参数
带外抑制滤波器为贝塞尔型滤波器，其下限截止频率为0GHz、上限截止频率为80GHz、插入损耗为0.5dB、滤波深度为85dB。
(10)微波信号功率放大器关键设计参数
微波信号功率放大器增益为85dB、噪声系数≤4.5dB。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (5)
1.一种80GHz高速光纤微波拉远系统，其特征在于，包括：近端主机、N个远端从机和N个天线；所述近端主机用于接收数字基带信号的输入经处理后输出N路光子载波信号，所述N个远端从机通过N条标准单模光纤(SSMF)与所述近端主机相连；所述远端从机用于对所述光子载波信号实施光电子直接探测变换、滤波、放大后输出80GHz超高速超高频毫米波载波信号；所述天线与所述远端从机通过馈线连接，所述天线用于进行室外信号覆盖。
2.根据权利要求1所述的80GHz高速光纤微波拉远系统，其特征在于，所述近端主机包括：CW激光器、光双二进制发射机、CWDM模块、半导体激光放大模块和光学矩形滤波器；所述CW激光器和所述光双二进制发射机同时连接到所述CWDM模块，所述光双二进制发射机用于产生并输出超高速二进制光子信号；所述CWDM模块用于将所述CW激光器产生的CW激光和所述超高速二进制光子信号复用；所述CWDM模块通过标准单模光纤与所述半导体激光放大模块相连，所述半导体激光放大模块用于放大并输出所述光子载波信号；所述光学矩形滤波器与所述半导体激光放大模块的输出端相连，用于对所述光子载波信号进行滤波。
3.根据权利要求2所述的80GHz高速光纤微波拉远系统，其特征在于，所述近端主机还包括：光学分路器，用于对所述光子载波信号分路。
4.根据权利要求2所述的80GHz高速光纤微波拉远系统，其特征在于，所述光双二进制发射机包括：预编码器、NRZ脉冲信号产生器、激光器外电路驱动模块、直接调制激光器；所述预编码器、所述NRZ脉冲信号产生器、所述激光器外电路驱动模块和所述直接调制激光器依次串联。
5.根据权利要求1所述的80GHz高速光纤微波拉远系统，其特征在于，所述远端从机包括：EDFA模块、光电子直接探测器、带外抑制滤波器和微波 功率信号放大器；所述EDFA模块、所述光电子直接探测器、所述带外抑制滤波器和所述微波功率信号放大器依次串联。
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