全光產生六倍頻高速毫米波的裝置的製作方法
2023-06-12 20:37:01
專利名稱：全光產生六倍頻高速毫米波的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光通信技術領域的方法和裝置，具體的說，是全光產生六倍頻高 速毫米波的裝置。
背景技術：
光載無線通信是一種新興的技術，它主要結合光纖和無線通信兩大技術，利用光 纖的低損耗、高帶寬特性，提升無線接入網的帶寬和移動性，為用戶提供「隨時，隨地，任何 業務」的無線接入服務。與傳統的無線系統相比，光載無線通信有著更廣的蜂窩覆蓋，更 高的帶寬，較低的配置成本，較低的功耗以及易於動態管理和維護等優點，能夠實現超過 mbit/s的超寬帶無線接入，是滿足人們對寬帶業務需求的極具競爭力的解決方案。在超寬 帶蜂窩網絡、室內無線區域網路、視頻分布系統、智能交通通信和控制等領域具有廣泛的應 用前景。隨著人們對語音、數據、視頻以及交互式服務等移動寬帶業務需求的日益增加，以 及低頻頻段的信道擁塞和相互幹擾，在光載無線通信系統中，迫切需要採用高頻毫米波(如 最近備受關注的60-GHz毫米波)攜載高速數據以提高無線通信系統的容量，同時使無線信 道突破擁擠的低頻頻段。傳統的電產生高頻毫米波的方法，受技術和工藝的局限，配置成本 高，系統複雜，得到的高頻毫米波調諧範圍窄，幅頻特性較差，相位噪聲較高，不能很好的滿 足實際的需要，特別是對於超過IOO-GHz的高頻信號，目前電產生的方法還難以實現。而基 於光頻率相乘的全光產生毫米波的技術，產生的毫米波信號具有很高的頻譜純度和相位相 乾性，方法簡單，成本低，具有很廣泛的應用前景，吸引了學術界和工業界越來越多的關注。
發明內容
本發明的目的在於針對上述現有技術的不足，提出了一種全光產生六倍頻高速毫 米波的裝置，即使用IO-GHz的低速射頻信號和低速光電設備，全光產生60-GHz的高速毫米 波信號。本方案基於微波光子頻率相乘技術，採用兩個標準的低速馬赫曾德調製器，通過簡 單設置兩個馬赫曾德調製器的偏置電壓，以及控制兩個馬赫曾德調製器驅動信號的相位差 和幅度，得到頻率為六倍射頻驅動信號頻率的高頻毫米波。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括以下步驟
本發明涉及的全光產生六倍頻高速毫米波的裝置，包括雷射器、信號發生器、第一馬 赫曾德調製器、第二馬赫曾德調製器、一個電移相器、一個電分路器、第一電放大器、第二放 大器，其中
雷射器的輸出埠與第一馬赫曾德調製器的輸入埠相連，信號發生器的輸出端與電 分路器的輸入端相連，電分路器的一個輸出端與第一電放大器的輸入端相連，第一電放大 器的輸出端和第一馬赫曾德調製器的射頻輸入埠相連，第一馬赫曾德調製器的輸出埠 與第二馬赫曾德調製器的輸入埠相連，電分路器的另一個輸出埠通過電移相器和第二 電放大器的輸入端相連，第二電放大器的輸出埠連接到第二馬赫曾德調製器的射頻輸入 埠，第二馬赫曾德調製器的輸出埠輸出6倍頻的毫米波信號。
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所述的第一馬赫曾德調製器偏置在傳輸曲線的最高點，因此第一馬赫曾德調製器 輸出頻率分別為一 e ,一 ^LHi
和-c □ 2『 s的3個諧波成分的光信號。所述的電移相器，調節第二射頻信號，使得第二射頻信號的相位和第一射頻信號 的相位相差60度。所述的第二馬赫曾德調製器被偏置在其傳輸曲線的最低點，使得第一馬赫曾德調 制器產生的3個諧波成分中的每一個成分都被雙邊帶載波抑制調製，即每一個諧波成分產
生兩個新的頻率成分頻率為-e的諧波產生『s兩個新的成分，頻率
ULi的諧波產生一和一e □一s兩個新的成分，而頻率為一eO Li的
諧波產生c Π 3.. s和『 CU^S兩個成分，因此第二馬赫曾德調製器的輸出包括6個新的 成分。所述的第二馬赫曾德調製器輸出的6個新成分中，有兩對成分『 e s和 c Π-- Λ，被相互抵消。因此第二馬赫曾德調製器最終的輸出只剩下頻率為-.-.c □ s和
的兩個諧波，它們的頻率間隔為6倍射頻驅動信號的頻率)。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果1、從發射端需要的器件方面比較(不 考慮兩個方案中相同的器件)本發明只需要兩個普通的馬赫曾德調製器和一個電移相器， 結構簡單，器件少，成本低；2、從得到的毫米波信號性能方面比較本發明基於線性的光子 頻率相乘技術，得到的信號穩定，頻譜純度高，相干性好，實施簡單。
圖1是本發明的裝置結構示意圖2為單臂馬赫曾德調製器在不同偏置條件下的原理示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前 提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下 述的實施例。如圖1所示，本實施例的全光產生六倍頻高速毫米波的裝置，包括雷射器、信號 發生器、第一馬赫曾德調製器、第二馬赫曾德調製器、一個電移相器、一個電分路器、第一電 放大器、第二放大器，其中雷射器的輸出埠與第一馬赫曾德調製器的輸入埠相連，信 號發生器的輸出端與電分路器的輸入端相連，電分路器的一個輸出端與第一電放大器的輸 入端相連，第一電放大器的輸出端和第一馬赫曾德調製器的射頻輸入埠相連，第一馬赫 曾德調製器的輸出埠與第二馬赫曾德調製器的輸入埠相連，電分路器的另一個輸出端 口通過電移相器和第二電放大器的輸入端相連，第二電放大器的輸出埠連接到第二馬赫曾德調製器的射頻輸入埠，第二馬赫曾德調製器的輸出埠輸出6倍頻的毫米波信號。
本實施例中的第一馬赫曾德調製器和第二馬赫曾德調製器均為單臂馬赫曾德調 制器，如圖2所示，為單臂馬赫曾德調製器在不同偏置條件下的原理示意圖，連續光波的頻
率為『 c，單臂馬赫曾德調製器被頻率為『 5的射頻信號驅動，偏置在其傳輸曲線的最高
點時，單臂馬赫曾德調製器輸出的光信號中，奇次諧波成分被完全抑制，只保留偶次諧波成
分，最終得到包含ο階(『 c頻率成分)和兩個二階諧波成分LeCI )的光信號，它們
的頻率間隔為2倍射頻驅動信號頻率(Ls )。如果單臂馬赫曾德調製器被偏置在傳輸曲
線的最低點時，馬赫曾德調製器輸出的光信號中，偶次諧波成分被完全抑制，只保留奇次諧
波成分，最終得到包含兩個一階諧波成分(『 e s )的光信號，它們的頻率間隔也為2倍
射頻驅動信號頻率，由於其它高次諧波成分相比較一次和二次成分的幅度很小，因此可以 忽略不計。
權利要求
1.一種全光產生六倍頻高速毫米波的裝置，其特徵在於，包括雷射器、信號發生器、 第一馬赫曾德調製器、第二馬赫曾德調製器、一個電移相器、一個電分路器、第一電放大器、 第二放大器，其中雷射器的輸出埠與第一馬赫曾德調製器的輸入埠相連，信號發生器的輸出端與電 分路器的輸入端相連，電分路器的一個輸出端與第一電放大器的輸入端相連，第一電放大 器的輸出端和第一馬赫曾德調製器的射頻輸入埠相連，第一馬赫曾德調製器的輸出埠 與第二馬赫曾德調製器的輸入埠相連，電分路器的另一個輸出埠通過電移相器和第二 電放大器的輸入端相連，第二電放大器的輸出埠連接到第二馬赫曾德調製器的射頻輸入 埠，第二馬赫曾德調製器的輸出埠輸出6倍頻的毫米波信號。
2.根據權利要求1所述的一種全光產生六倍頻高速毫米波的裝置，其特徵在於，所述 的第一馬赫曾德調製器偏置在傳輸曲線的最高點，因此第一馬赫曾德調製器輸出頻率分別為一 c ,一c[] 和『的3個諧波成分的光信號。
3.根據權利要求1所述的一種全光產生六倍頻高速毫米波的裝置，其特徵在於，所述 的電移相器，調節第二射頻信號，使得第二射頻信號的相位和第一射頻信號的相位相差60度。
4.根據權利要求1所述的一種全光產生六倍頻高速毫米波的裝置，其特徵在於，所述 的第二馬赫曾德調製器被偏置在其傳輸曲線的最低點，使得第一馬赫曾德調製器產生的3 個諧波成分中的每一個成分都被雙邊帶載波抑制調製，即每一個諧波成分產生兩個新的頻率成分頻率為-c的諧波產生『 e□『 s和一 e□『 s兩個新的成分，頻率力一 Is 的諧波產生一 e03『s和『 e□一 s兩個新的成分，而頻率為『eIHs的諧波產生_ e O 3『s和『 e s兩個成分，因此第二馬赫曾德調製器的輸出包括6個新的成分。
5.根據權利要求1所述的一種全光產生六倍頻高速毫米波的裝置，其特徵在於，所述 的第二馬赫曾德調製器輸出的6個新成分中，有兩對成分『 E s和—e O- s，被相互抵消；因此第二馬赫曾德調製器最終的輸出只剩下頻率為『e03『^1^^(13^1的兩個諧波，它們的頻率間隔為6倍射頻驅動信號的頻率^ )。
全文摘要
一種在光載無線通信系統中全光產生高速毫米波的方法，屬於光通信技術領域。方法為兩個標準的馬赫曾德調製器相互級聯，分別被低速射頻信號驅動，通過選擇兩個馬赫曾德調製器的偏置點分別為傳輸曲線的最高點和最低點，以及簡單地控制兩個馬赫曾德調製器射頻驅動信號的幅度和相位，得到重複頻率為六倍射頻信號頻率的高速毫米波。本發明採用線性的光頻率相乘技術，產生的毫米波具有很好的頻譜純度和相位相干性。該技術不需要昂貴的高速的光電器件和複雜的非線性信號處理技術，大大降低了配置成本，簡化了系統結構。如果採用高速器件，不必改變系統的結構，就可以很容易的提升到100-GHz以上的頻段，在未來的無線寬帶通信中具有廣泛的應用前景。
文檔編號H04B10/04GK102142890SQ20111007835
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月30日 優先權日2011年3月30日
發明者曹曉晶 申請人:曹曉晶