專利名稱：光學(xué)產(chǎn)生多種倍頻毫米波信號的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將光纖通信和無線通信結(jié)合起來的無線接入技術(shù)，尤其涉及一種光學(xué) 產(chǎn)生多種倍頻毫米波信號的裝置。
背景技術(shù)：
隨著人們對信息需求的不斷增加，目前無線頻譜資源已非常緊張。為了解決這一 問題，無線通信系統(tǒng)必須利用更高頻率的載波進(jìn)行通信。在毫米波通信網(wǎng)中，Radio over Fiber(ROF)技術(shù)是一種將光和毫米波相結(jié)合的通信技術(shù)，既能避免干擾又能滿足無線寬帶 化帶寬要求，同時具有功耗低、易安裝的優(yōu)點(diǎn)。在無線通信、軍事通信等領(lǐng)域有著重要的應(yīng) 用前景，近年來已成為國際研究熱點(diǎn)之一。它適用于不同的調(diào)制方式以及不同的載波頻率， 為移動用戶提供靈活的接入服務(wù)。由于在ROF無線接入技術(shù)中，將信號處理的主要功能集 中于中心站，因此可實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的微小區(qū)覆蓋，并且具有損耗低、功率低和安裝更加簡易等特 點(diǎn)，非常適宜機(jī)場、購物中心、大型辦公室等場合的室內(nèi)無線覆蓋和地下、隧道、狹窄的街道 以及高速公路等室外應(yīng)用?？傊琑OF技術(shù)是解決人們對寬帶業(yè)務(wù)需求極具競爭力的解決 方案。傳統(tǒng)的電產(chǎn)生高頻毫米波方法，受電子器件速率瓶頸和工藝的限制，配置成本高， 系統(tǒng)復(fù)雜，得到高頻毫米波調(diào)諧范圍窄，幅頻特性較差，相位噪聲較高，不能很好滿足實(shí)際 需求。而基于光學(xué)方法產(chǎn)生毫米波能夠在光域產(chǎn)生所需毫米波信號，并利用光纖實(shí)現(xiàn)長距 離傳輸，在接受端將其轉(zhuǎn)換到電域中。該技術(shù)產(chǎn)生的毫米波信號具有很高的頻譜純度和相 位相干性，方法簡單，成本低，具有廣泛的應(yīng)用前景。如果將波分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用到ROF接入 網(wǎng)絡(luò)，可以進(jìn)一步充分利用光纖巨大的帶寬資源，實(shí)現(xiàn)大容量的無線信號傳輸。據(jù)文獻(xiàn)報道光生毫米波信號產(chǎn)生方法有直接調(diào)制法、光外調(diào)制技術(shù)、光學(xué)外差 法、光學(xué)倍頻法以及基于四波混頻等非線性效應(yīng)的光學(xué)方法?；谕獠抗庹{(diào)制技術(shù)產(chǎn)生毫 米波信號方案具有較高的可靠性，可降低代價，因而成為ROF系統(tǒng)中產(chǎn)生光毫米波的首選 技術(shù)。光外調(diào)制方法產(chǎn)生毫米波信號所需的外調(diào)制器和本振射頻信號源頻率隨著所產(chǎn) 生毫米波信號頻率增加而增加，由于高頻外調(diào)制器和本振信號源比較昂貴，基于線性調(diào)制 器產(chǎn)生毫米波系統(tǒng)所需的外調(diào)制器和本振信號源頻率不低于所產(chǎn)生的毫米波信號頻率。 非線性外調(diào)制技術(shù)能夠降低這兩方面的指標(biāo)要求，文獻(xiàn)中報道的光載波抑制外調(diào)制技術(shù) (OCS)可以將這兩項(xiàng)指標(biāo)減半，有的文獻(xiàn)報道的方法可以將這兩項(xiàng)指標(biāo)降低為原來的1/4。 很需要一種能更大的降低指標(biāo)的方法來降低光生毫米波信號產(chǎn)生設(shè)備的成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種光學(xué)產(chǎn)生多種倍頻毫 米波信號的裝置，采用三個馬赫-曾德爾調(diào)制器并聯(lián)的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)本振頻率不同倍數(shù) 的毫米波信號的生成，并且頻率增大倍數(shù)相當(dāng)高。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是光學(xué)產(chǎn)生多種倍頻毫米波信號的裝置，包括激光器、光 功率分配器、馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)，所述光功率分配器設(shè)置在激光器的出射光路上， 所述光功率分配器與馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)的輸入端連接，其特殊之處在于所述馬 赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)是三個，所述三個馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)是并聯(lián)的，所述光功 率分配器分別與馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)的輸入端連接。上述光功率分配器與三個馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)之間設(shè)置有偏振控制器，所 述偏振控制器是三個，分別與三個馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)的輸入端串聯(lián)。上述馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)其中兩個連接有對射頻源的射頻信號產(chǎn)生相移差 的移相器。上述馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)的輸出端分別與光耦合器連接，所述光耦合器連 接于用于提高光生毫米波信號的發(fā)射功率的光纖放大器。上述光纖放大器的輸出端連接有光電探測器。上述馬赫-曾德爾調(diào)制器的調(diào)制波長為1552. 5nm的窄線寬激光。本發(fā)明的光學(xué)產(chǎn)生多種倍頻毫米波信號的裝置采用三個馬赫-曾德爾調(diào)制器并 聯(lián)的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)本振頻率不同倍數(shù)的毫米波信號的生成，并且頻率增大倍數(shù)相當(dāng)高，最 大能夠達(dá)到18倍。這樣根據(jù)不同的需求可以生成不同頻率的毫米波，并且對本振頻率大小 要求非常低。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、圖3是本發(fā)明的具體實(shí)施例一的示意圖；圖4、圖5是本發(fā)明的具體實(shí)施例二的示意圖；圖6、圖7是本發(fā)明的具體實(shí)施例三的示意具體實(shí)施例方式參見圖1，本發(fā)明的光學(xué)產(chǎn)生多種倍頻毫米波信號的裝置，包括激光器1、光功率 分配器2、第一馬赫-曾德爾調(diào)制器4、第二馬赫-曾德爾調(diào)制器5、第三馬赫-曾德爾調(diào)制 器6、射頻源7、第一移相器8、第二移相器9、第一偏振控制器10、第二偏振控制器11、第三 偏振控制器12、光耦合器13、摻餌光纖放大器14、光電探測器15，從激光器1發(fā)出的光波經(jīng) 過光功率分配器2注入到并聯(lián)的三個馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)中，注入的光波的偏振方 向經(jīng)過三個偏振控制器調(diào)整使之與各個馬赫-曾德爾調(diào)制器的偏振方向一致。射頻源7的 射頻驅(qū)動信號驅(qū)動第一馬赫-曾德爾調(diào)制器4，并經(jīng)過第一移相器8和第二移相器9分別驅(qū) 動第二馬赫-曾德爾調(diào)制器5、第三馬赫-曾德爾調(diào)制器6。Vdcl, Vdc2和Vdc3為加在三 個馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)的直流偏置電壓。三個馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)的輸出光 信號經(jīng)過光耦合器13耦合后，通過摻餌光纖放大器14 (EDFA)放大至一定功率，最后經(jīng)過光 電探測器15拍頻生成毫米波電信號。馬赫-曾德爾調(diào)制器的調(diào)制波長為1552. 5nm的窄線 寬激光，波長也不一定是1552. 5nm，在調(diào)制器工作波長范圍內(nèi)的波長也可以工作。本發(fā)明的光學(xué)產(chǎn)生多種倍頻毫米波信號的裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)本振頻率不同倍數(shù)的毫 米波信號的生成，并且頻率增大倍數(shù)相當(dāng)高，最大能夠達(dá)到18倍。這樣根據(jù)不同的需求可以生成不同頻率的毫米波，并且對本振頻率大小要求非常低。比如，為了產(chǎn)生90GHz或 60GHz的毫米波，只需5GHz的本振信號，具體的理由如下這里假設(shè)三個馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)的輸入光信號可以表達(dá)為Ein(t) = E0exp(jcoct) (1)射頻驅(qū)動信號為Vef (t) = VefCOS (ω mt) (2)假設(shè)由第一移相器8和第二移相器9引入的相移分別為Δ (^和Δ φ3，ΜΖΜ雙臂 上的直流偏置產(chǎn)生的相位差分別為Φ3，Φ ^nvdciMii = U,s。為了簡化公式的推 導(dǎo)，忽略MZM的插入損耗并假設(shè)MZM的消光比為無窮大，這樣在光耦合器13處的輸出光信 號可以表示為
權(quán)利要求
1.光學(xué)產(chǎn)生多種倍頻毫米波信號的裝置，包括激光器、光功率分配器、馬赫-曾德爾調(diào) 制器(MZM)，所述光功率分配器設(shè)置在激光器的出射光路上，所述光功率分配器與馬赫-曾 德爾調(diào)制器(MZM)的輸入端連接，其特征在于所述馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)是三個，所 述三個馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)是并聯(lián)的，所述光功率分配器分別與馬赫-曾德爾調(diào)制 器(MZM)的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)產(chǎn)生多種倍頻毫米波信號的裝置，其特征在于所述光 功率分配器與三個馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)之間設(shè)置有偏振控制器，所述偏振控制器是 三個，分別與三個馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)的輸入端串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)產(chǎn)生多種倍頻毫米波信號的裝置，其特征在于所述馬 赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)其中量個連接有對射頻源的射頻信號產(chǎn)生相移差的移相器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的光學(xué)產(chǎn)生多種倍頻毫米波信號的裝置，其特征在于 所述馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)的輸出端分別與光耦合器連接，所述光耦合器連接于用于 提高光生毫米波信號的發(fā)射功率的光纖放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)產(chǎn)生多種倍頻毫米波信號的裝置，其特征在于所述光 纖放大器的輸出端連接有光電探測器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)產(chǎn)生多種倍頻毫米波信號的裝置，其特征在于所述馬 赫-曾德爾調(diào)制器的輸入光波長為K52. 5nm的窄線寬激光。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種光學(xué)產(chǎn)生多種倍頻毫米波信號的裝置，包括激光器、光功率分配器、馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)，、光功率分配器設(shè)置在激光器的出射光路上，、光功率分配器與馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)的輸入端連接，馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)是三個，三個馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)是并聯(lián)的，光功率分配器分別與馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)的輸入端連接。本發(fā)明的光學(xué)產(chǎn)生多種倍頻毫米波信號的裝置，采用三個馬赫-曾德爾調(diào)制器并聯(lián)的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)本振頻率不同倍數(shù)的毫米波信號的生成，并且頻率增大倍數(shù)相當(dāng)高。
文檔編號H04B10/04GK102136864SQ201110052668
公開日2011年7月27日 申請日期2011年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月5日
發(fā)明者尚磊, 張恒, 文愛軍, 陳陽, 馬海明 申請人:西安電子科技大學(xué)