一種產生倍頻毫米波的方法和裝置的製作方法

2023-11-04 04:52:37 1

專利名稱：一種產生倍頻毫米波的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及光纖無線ROF(Radio-over-Fiber)通信系統技術領域，更具體地說，涉及一種產生倍頻毫米波的方法和裝置。
背景技術：
隨著用戶對多媒體等數據業務的需求日益增長，光纖無線通信必將朝著大容量、高速率方向發展，而毫米波ROF(Millimeter-wave Radio-over-Fiber)技術以其容量高、成本低以及適合組成微蜂窩或微微蜂窩系統(Pico-cell)等特點越來越受到關注，並成為下一代高速移動通信的候選方案之一。 ROF系統由中心站(Central Station,CS)、光纖鏈路和基站(BaseStation，BS)三部分構成。在中心站產生光毫米波，並將基帶數據信號加載到光毫米波上，通過光纖發送至基站。在基站完成光電轉換並通過天線發送出去，同時將基站接收到的無線信號通過電光轉換變為光信號發送回中心站。在ROF系統中，各基站共享中心站的信號處理單元，這樣減少了昂貴的信號處理單元的數量，從而簡化了系統的複雜性。 由於光毫米波的生成技術直接關係到ROF系統的性價比，所以被廣泛研究。目前已提出的光毫米波生成技術可概括為三種直接調製、外部強度調製和光外差技術。對於直接調製，由於半導體雷射器和發光二極體具有馳豫震蕩和頻率啁啾特性，所以該技術只適用於低頻系統；對於外部強度調製技術，由於採用了價格昂貴的高速調製器，所以成本較高；由於光外差技術能以較低的成本生成高品質的高頻毫米波，因而自然成為了當前研究的熱點。 光外差法是利用低頻的射頻源生成一對間距為所需毫米波頻率的光相干縱模信號，然後將該信號接入光電二極體拍頻即可實現毫米波的產生。 現有技術中有基於四波混頻效應利用光外差法產生倍頻毫米波的裝置。然而由於四波混頻(F麗)效應是一種非線性效應，當其應用在高非線性光纖或半導體光放大器(S0A)中來實現頻率的加倍時，所得的毫米波的信噪比較低，相位噪聲較高，即毫米波的品質較差。

發明內容
有鑑於此，本發明提供一種產生倍頻毫米波的方法和裝置，以便能夠生成高品質的倍頻毫米波。
本發明提供的一種產生倍頻毫米波的方法，該方法包括 步驟A :通過強度調製器將射頻信號調製到光波上，輸出光載波和兩個n階光邊帶； 步驟B :通過強度調製器將基帶信號加載到光載波上，從雷射器鎖定所述兩個n階光邊帶； 步驟C :將所述加載基帶信號後的光載波和所述被鎖定的兩個n階光邊帶進行四波混頻，產生4n倍的射頻信號頻率的光載毫米波信號； 步驟D :將所述光載毫米波信號進行拍頻，生成電毫米波信號。 優選地，所述步驟A具體包括分布反饋式雷射器(DFB)產生一個光波，毫米波信
號源產生一個射頻信號，所述光波和所述射頻信號被送入強度調製器；調整所述強度調製
器的基準電壓和調製指數，使調製後的輸出保留光載波和兩個n階光邊帶；將所述光載波
和所述兩個n階光邊帶進行分離。 優選地，所述步驟B具體包括所述分離出來的光載波和基帶信號一起經強度調製器調製，由所述強度調製器輸出加載基帶信號的光載波；所述從雷射器鎖定兩個n階光邊帶，濾除其他階的光邊帶；所述兩個n階光邊帶和加載基帶信號的光載波一起進入光環形器，由所述從雷射器產生的信號加強所述兩個n階光邊帶。 優選地，所述步驟C具體包括將所述加載基帶信號的光載波和所述鎖定的兩個n階光邊帶進行耦合；將所述耦合後的光載波和兩個n階光邊帶送入四波混頻介質進行四波混頻；將所述四波混頻後的信號經可調諧光濾波器濾出兩個n階光邊帶，經光纖布拉格光柵濾出光載波，得到4n倍的射頻信號頻率的光載毫米波信號。 優選地，所述步驟D具體包括所述光載毫米波信號經摻餌光纖放大器放大後由標準單模光纖傳輸至基站；所述放大後的光載毫米波信號經可調諧光濾波器濾除所述摻餌光纖放大器的自發輻射噪聲；所述濾除噪聲後的光載毫米波信號經光電二極體拍頻，生成電毫米波信號。 優選地，所述兩個n階光邊帶為兩個二階光邊帶或兩個四階光邊帶。 優選地，所述從雷射器為法布爾_帕羅雷射器(FP-LD)、分布反饋式雷射器(DFB)
或可調諧雷射器(TLD)。 優選地，所述四波混頻介質為半導體光放大器(SOA)或高非線性光纖(HNLF)。
本發明提供的一種產生倍頻毫米波的裝置，該裝置包括調製模塊、鎖模模塊、四波混頻模塊和拍頻模塊；其中，所述調製模塊用來將射頻信號調製到光波上，輸出光載波和兩個n階光邊帶，所述調製模塊還用來將基帶信號加載到光載波上；所述鎖模模塊用來鎖定所述兩個n階光邊帶；所述四波混頻模塊用來將所述加載基帶信號的光載波和所述鎖定的兩個n階光邊帶進行四波混頻，生成4n倍的射頻信號頻率的光載毫米波信號；所述拍頻模塊用來對所述光載毫米波信號進行拍頻，生成電毫米波信號。
優選地，所述調製模塊具體包括信號產生單元、調製單元和分離單元。
優選地，所述鎖模模塊具體包括鎖模單元和加強單元。
優選地，所述四波混頻模塊具體包括耦合單元、四波混頻單元和濾波單元。 優選地，所述拍頻模塊具體包括放大單元、濾除噪聲單元和拍頻單元。 從上述的技術方案可以看出，本發明提供的一種產生倍頻毫米波的方法和裝置，
由於採用了注入鎖模和四波混頻相結合的技術，通過雷射器的注入鎖模，鎖定的相干光雙
縱模信號光信噪比與拍頻後生成的毫米波電信號的信噪比均較高，相位噪聲均較低，故能
夠生成質量很好的倍頻毫米波。


圖1為本發明實施例提供的一種產生倍頻毫米波的方法；
圖2為本發明實施例提供的另一種產生倍頻毫米波的方法；
圖3為本發明實施例提供的一種產生倍頻毫米波的裝置；
圖4為本發明實施例提供的另一種產生倍頻毫米波的裝置。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。 參考圖l，為本發明提供的一種產生倍頻毫米波的方法實施例l，本實施例具體可
以包括如下步驟 步驟101 :強度調製器將射頻信號調製到光波上，輸出光載波和兩個二階光邊帶。
在具體實現過程中，射頻信號和光波首先被送入強度調製器。通過調整強度調製 器的基準電壓和調製指數，使得輸出的信號中只保留光載波和兩個二階光邊帶，偶階光邊 帶中除兩個二階光邊帶外和所有奇階光邊帶均被抑制。將所述輸出的光載波和兩個二階光 邊帶進行分離。 按照本發明，還可以通過調整強度調製器的基準電壓和調製指數，使得輸出的信 號只保留光載波和兩個四階光邊帶，以便生成更高頻率的毫米波信號，對此本發明並無特 別限制。
步驟102 :通過強度調製器將基帶信號加載到光載波上。 分離後的光載波和基帶信號一起被送入強度調製器，通過調整強度調製器使基帶 信號加載於光載波上。
步驟103 :從雷射器鎖定所述兩個二階光邊帶。 本實施例中從雷射器為法布爾_帕羅雷射器(FP-LD)。調整法布爾_帕羅雷射器 (FP-LD)的偏置電流，對所述兩個二階光邊帶進行鎖定，具體包括通過調整法布爾_帕羅 雷射器(FP-LD)的偏置電流，濾出除所述兩個二階光邊帶外的其餘不必要的光邊帶，提高 了鎖定的兩個二階光邊帶的光信噪比，同時降低了相位噪聲；對所述兩個二階光邊帶進行 放大、加強，使得所述兩個二階光邊帶成為泵浦光。 當然，從雷射器也可以是分布反饋式雷射器(DFB)或可調諧雷射器(TLD)，對此本 發明並無特別限制。 這裡，步驟102和步驟103的順序可以互換，本文並不作特別限制。 步驟104 :將所述加載基帶信號的光載波和所述被鎖定的兩個二階光邊帶進行四
波混頻，產生八倍的射頻信號頻率的光載毫米波信號。 將所述兩個二階光邊帶即泵浦光和所述加載基帶信號的光載波一起送入半導體 光放大器中，在所述半導體光放大器(S0A)中完成所述泵浦光和所述加載基帶信號的光載 波的四波混頻，生成八倍的射頻信號頻率的光載毫米波信號。 當然，所述半導體光放大器(S0A)也可以由高非線性光纖(HNLF)來代替，對此本 發明並無特別限制。 步驟105 :將所述光載毫米波信號進行拍頻，生成電毫米波信號。
所述光載毫米波信號經光纖鏈路傳輸至基站，經過光電二極體進行拍頻，生成電 毫米波信號。所述生成的電毫米波信號的信噪比也有所提高，相位噪聲相應地降低了。
如果需要恢復基帶信號，只需將生成的電毫米波信號和毫米波本振進行混頻，然後將混頻後的信號經低通濾波器進行濾除高頻信號即可獲得基帶信號。 從上面的實施例可以看出，本發明採用了注入鎖模和四波混頻相結合的技術來產 生倍頻毫米波，通過法布爾-帕羅雷射器(FP-LD)注入鎖模，鎖定兩個二階光邊帶，並濾除 其他不必要的光邊帶，所述鎖定的兩個二階光邊帶的光信噪比和拍頻後產生的電毫米波信 號的信噪比均得到了提高，相應地相位噪聲均降低了，因此，生成的電毫米波的信號質量較 好。 參考圖2，為本發明提供的另一種產生倍頻毫米波的方法實施例2，本實施例具體 可以包括如下步驟 步驟201 :分布反饋式雷射器(DFB)產生一個光波，毫米波信號源產生一個射頻信 號，所述光波和所述射頻信號被送入強度調製器。 由分布反饋式雷射器(DFB)產生一個光波，所述光波被送至強度調製器；與此同 時，由毫米波信號源產生一個頻率為5GHz的射頻信號，所述頻率為5GHz的射頻信號也被送 至強度調製器。 步驟202 :調整所述強度調製器的基準電壓和調製指數，使輸出光載波和兩個二 階光邊帶。 步驟201中產生的光波和頻率為5GHz的射頻信號被送至強度調製器，通過調整 所述強度調製器的基準電壓和調製指數，抑制混合信號中的奇階光邊帶和大部分偶階光邊 帶，使得輸出的信號中只有光載波和兩個二階光邊帶。 當然，也可以調整所述強度調製器的基準電壓和調製指數，使得輸出的信號中只 保留光載波和兩個四階光邊帶，這樣能夠產生更高頻率的毫米波信號，對此本發明並無特 別限制。 步驟203 :將所述光載波和所述兩個二階光邊帶進行分離。 由所述強度調製器輸出的光載波和兩個二階光邊帶，經由光學交錯梳狀濾波器進 行過濾，使得所述光載波和所述兩個二階光邊帶進行分離。 步驟204 :所述分離出來的光載波和基帶信號一起經強度調製器調製，由所述強 度調製器輸出加載基帶信號的光載波。 由光學交錯梳狀濾波器分離出來的光載波被送入強度調製器，與此同時，基帶信 號也被送入強度調製器，通過調整強度調製器的基準電壓和調製指數，將所述基帶信號加 載於光載波上。 步驟205 :所述從雷射器鎖定兩個二階光邊帶，濾除其他階的光邊帶。 本實施例中從雷射器為法布爾_帕羅雷射器(FP-LD)。通過調整法布爾_帕羅激
光器(FP-LD)的偏置電流，對所述兩個二階光邊帶進行鎖定，使得所述兩個二階光邊帶與
光載波的頻率間隔分別為10GHz，與此同時，濾出除所述兩個二階光邊帶外的其餘不必要的
光邊帶，以期降低所述兩個二階光邊帶的相位噪聲，提高所述兩個二階光邊帶的光信噪比。 當然，所述從雷射器還可以由分布反饋式雷射器(DFB)或可調諧雷射器(TLD)來代替。 這裡，步驟204和步驟205的順序也可以互換。 步驟206 :所述兩個二階光邊帶和從雷射器產生的信號一起進入光環形器，由所 述從雷射器產生的信號加強所述兩個二階光邊帶。
由光學交錯梳狀濾波器分離出來的兩個二階光邊帶被送入光環形器，與此同時，
法布爾-帕羅雷射器(FP-LD)產生的信號也被送入光環形器，所述兩個二階光邊帶在雷射
器產生的信號的作用下被放大並加強，使得所述兩個二階光邊帶成為泵浦光。 除此之外，通過鎖定所述兩個二階光邊帶還可以提高雷射器的直調帶寬，本實施
例中提高了 _3dB的直調帶寬。 步驟207 :將所述加載基帶信號的光載波和所述被鎖定的兩個二階光邊帶進行耦合。 所述加載基帶信號的光載波和所述被鎖定的兩個二階光邊帶即泵浦光均被送入 光耦合器進行耦合。 步驟208 :將所述耦合後的光載波和所述兩個二階光邊帶送入四波混頻介質進行 四波混頻。 由光耦合器輸出的耦合了的光載波和泵浦光被送入四波混頻介質中，本實施例中
所述四波混頻介質為半導體光放大器(SOA)，在半導體光放大器(SOA)中實現四波混頻。當
然，所述半導體光放大器(SOA)也可以由高非線性光纖(HNLF)來代替。 步驟209 :所述四波混頻後的信號經可調諧光濾波器濾出兩個二階光邊帶，經光
纖布拉格光柵濾出光載波，得到八倍的射頻信號頻率的光載毫米波信號。 由半導體光放大器(S0A)輸出的四波混頻後的信號首先經由可調諧光濾波器濾
出泵浦光，即所述兩個二階光邊帶；然後再依次經過光環形器和光學布拉格光柵將光載波 濾出，進而得到八倍於射頻信號頻率的光載毫米波信號，即40GHz的光載毫米波信號。
步驟210 :所述光載毫米波信號經摻餌光纖放大器放大後由標準單模光纖傳輸至基站。 步驟209中生成的頻率為40GHz的光載毫米波信號經由摻餌光纖放大器進行放
大，所述放大後的光載毫米波信號經光纖鏈路被傳輸至基站。本實施例中所述光纖鏈路為 標準單模光纖。 步驟211 :所述放大後的光載毫米波信號經可調諧光濾波器濾除所述摻餌光纖放 大器的自發輻射噪聲。 由於摻餌光纖放大器本身會產生自發輻射噪聲，故從摻餌光纖放大器輸出的光載 毫米波信號需經可調諧光濾波器濾除其所攜帶的輻射噪聲，進而減小光載毫米波信號的相 位噪聲，提高了光載毫米波信號的質量。 步驟212 :所述濾除噪聲後的光載毫米波信號經光電二極體拍頻，生成電毫米波 信號。 由可調諧光濾波器輸出的光載毫米波信號被送入光電二極體，在光電二極體內完 成拍頻，生成40GHz的電毫米波信號。所述生成的電毫米波信號的信噪比也比較高，相位噪 聲低，質量較好。 本發明採用注入鎖模和四波混頻相結合來產生倍頻毫米波，進而來傳送基帶信 號。通過調整強度調製器的偏置點和法布爾-帕羅雷射器(FP-LD)的偏置電流，選擇法布 爾-帕羅雷射器(FP-LD)的光邊帶進行注入鎖模，鎖定兩個二階光邊帶，濾除其他不必要的 光邊帶，使得產生的毫米波信號的信噪比有所提高，相位噪聲有所降低，因此，生成的毫米 波信號的質量較好。
8入鎖模還可以提高雷射器的直調帶寬，其在基帶信號光學上變頻和上行 信號光學下變頻等方面都有很高的應用價值。除此之外，本發明利用較低頻率的毫米波信 號源生成了高頻的毫米波，所以能有效地降低系統對毫米波本振源的頻率要求，降低光調 制器的帶寬要求，因此能夠降低系統造價，節省成本。 參考圖3，為本發明提供的一種產生倍頻毫米波的裝置實施例l，本實施例中所述
裝置具體包括調製模塊301、鎖模模塊302、四波混頻模塊303和拍頻模塊304。 其中，所述調製模塊301用來將射頻信號調製到光波上，輸出光載波和兩個二階
光邊帶，所述調製模塊還用來將基帶信號加載到光載波上。 在具體實現過程中，調製模塊301首先接收進入其內的光波和射頻信號。所述調 制模塊301通過調整基準電壓和調製指數，將射頻信號調製到光波上，並使輸出的信號中 只保留光載波和兩個二階光邊帶，偶階光邊帶中除兩個二階光邊帶外和所有奇階光邊帶均 被抑制。所述調製模塊301還用來接收光載波和基帶信號，並把基帶信號加載於光載波上， 輸出加載基帶信號的光載波。 按照本發明，所述調製模塊301還可以通過調整基準電壓和調製指數，使得輸出 的信號只保留光載波和兩個四階光邊帶，以便生成更高頻率的毫米波信號，對此本發明並 無特別限制。 所述鎖模模塊302用來鎖定所述兩個二階光邊帶。 所述鎖模模塊302首先鎖定所述兩個二階光邊帶，使得所述兩個二階光邊帶分別 和光載波有相等的頻率間隔。然後通過其本身發射的信號和所述兩個二階光邊帶進行作 用，以便加強所述兩個二階光邊帶，使得所述兩個二階光邊帶成為泵浦光。所述鎖模模塊 302還能夠濾出除所述兩個二階光邊帶外的其餘不必要的光邊帶，提高了鎖定的兩個二階 光邊帶的光信噪比，同時降低了相位噪聲。 所述四波混頻模塊303用來將所述加載基帶信號的光載波和所述鎖定的兩個二 階光邊帶進行四波混頻，生成八倍的射頻信號頻率的光載毫米波信號； 四波混頻模塊303首先接收進入其內的兩個二階光邊帶即泵浦光和加載基帶信
號的光載波，所述四波混頻模塊303將所述泵浦光和所述加載基帶信號的光載波進行四波
混頻，然後濾出泵浦光和光載波，生成八倍的射頻信號頻率的光載毫米波信號。 所述拍頻模塊304用來對所述光載毫米波信號進行拍頻，生成電毫米波信號。 所述拍頻模塊304首先接收由光纖鏈路傳輸過來的光載毫米波信號，然後對所述
光載毫米波信號進行拍頻，生成電毫米波信號。所述生成的電毫米波信號的信噪比較高，相
位噪聲較低，即電毫米波的信號質量很好。 從上面的實施例可以看出，本發明採用了注入鎖模和四波混頻相結合的技術來產 生倍頻毫米波，通過鎖模模塊302來鎖定兩個二階光邊帶，並濾除其他不必要的光邊帶，所 述鎖定的兩個二階光邊帶的光信噪比和拍頻後產生的電毫米波信號的信噪比均得到了提 高，相應地相位噪聲均降低了，因此，生成的電毫米波的信號質量較好。 參考圖4，為本發明提供的另一種產生倍頻毫米波的裝置實施例2，本實施例中所 述裝置具體包括信號產生單元401、調製單元402、分離單元403、鎖模單元404、加強單元 405、耦合單元406、四波混頻單元407、濾波單元408、放大單元409、濾除噪聲單元410和拍 頻單元411。
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本實施例中通過信號產生單元401 、調製單元402和分離單元403三個單元來實現 調製模塊301的功能的。 所述信號產生單元401用來產生光波和射頻信號。 本實施例中，所述信號產生單元401包括分布反饋式雷射器(DFB)和毫米波信號 源，所述分布反饋式雷射器(DFB)產生一個光波並將所述光波送入調製單元402，所述毫米 波信號源產生一個頻率為5GHz的射頻信號並將所述頻率為5GHz的射頻信號送入調製單元 402。 所述調製單元402用來調整基準電壓和調製指數，輸出光載波和兩個二階光邊 帶。 所述調製單元402為強度調製器。所述強度調製器接收由信號產生單元401發送
的光波和頻率為5GHz的射頻信號，通過調整基準電壓和調製指數，抑制混合信號中的奇階
光邊帶和大部分偶階光邊帶，使得輸出的信號中只有光載波和兩個二階光邊帶。 當然，所述強度調製器也可以通過調整基準電壓和調製指數，使得輸出的信號中
只保留光載波和兩個四階光邊帶，這樣能夠產生更高頻率的毫米波信號，對此本發明並無
特別限制。 所述分離單元403用來將光載波和所述兩個二階光邊帶進行分離。 所述分離單元403為光學交錯梳狀濾波器。所述光學交錯梳狀濾波器接收由所述
強度調製器輸出的光載波和兩個二階光邊帶，將所述光載波和所述兩個二階光邊帶進行分
離並輸出。 所述調製單元402還用來將基帶信號加載於光載波上 由光學交錯梳狀濾波器分離輸出的光載波被送入調製單元402，與此同時，基帶信 號也被送入調製單元402，通過調整強度調製器的基準電壓和調製指數，調製單元402將所 述基帶信號加載於光載波上並輸出。 本實施例中通過鎖模單元404和加強單元405兩個單元來實現鎖模模塊302的功 能的。 所述鎖模單元404用來鎖定兩個二階光邊帶，濾除其他階的光邊帶。 本實施例中所述鎖模單元404為法布爾_帕羅雷射器(FP-LD)。通過調整法布
爾-帕羅雷射器(FP-LD)的偏置電流，將所述兩個二階光邊帶進行鎖定，使得所述兩個二階
光邊帶與光載波的頻率間隔分別為lOGHz，與此同時，濾出除所述兩個二階光邊帶外的其餘
不必要的光邊帶，以期降低所述兩個二階光邊帶的相位噪聲，提高所述兩個二階光邊帶的
光信噪比。 當然，所述鎖模單元404還可以由分布反饋式雷射器(DFB)或可調諧雷射器(TLD) 來代替。 所述加強單元405用來加強所述兩個二階光邊帶。 所述加強單元405為光環形器。由光學交錯梳狀濾波器分離輸出的兩個二階光邊 帶被送入光環形器，與此同時，法布爾-帕羅雷射器(FP-LD)產生的信號也被送入光環形 器，所述兩個二階光邊帶在從雷射器產生的信號的作用下被放大並加強，使得所述兩個二 階光邊帶成為泵浦光。 本實施例中通過耦合單元406、四波混頻單元407和濾波單元408三個單元來實現四波混頻模塊303的功能的。 所述耦合單元406用來對加載基帶信號的光載波和鎖定的兩個二階光邊帶進行
親合o 所述耦合單元406為光耦合器。所述加載基帶信號的光載波和所述鎖定的兩個二 階光邊帶即泵浦光均被送入光耦合器進行耦合。 所述四波混頻單元407用來對耦合後的光載波和兩個二階光邊帶進行四波混頻。
本實施例中所述四波混頻單元407為半導體光放大器(SOA)。由光耦合器輸出的 耦合了的光載波和泵浦光被送入半導體光放大器(SOA)，在半導體光放大器(SOA)中實現 四波混頻。當然，所述半導體光放大器(SOA)也可以由高非線性光纖(HNLF)來代替。
所述濾波單元408用來濾除所述光載波和所述兩個二階光邊帶。
所述濾波單元408包括可調諧光濾波器、光環形器和光纖布拉格光柵。由半導體 光放大器(SOA)輸出的四波混頻後的信號首先經由可調諧光濾波器濾出泵浦光，即所述兩 個二階光邊帶；然後再依次經過光環形器和光學布拉格光柵，濾出光載波，進而得到八倍於 射頻信號頻率的光載毫米波信號，即40GHz的光載毫米波信號。 本實施例中通過放大單元409、濾除噪聲單元410和拍頻單元411三個單元來實現 拍頻模塊304的功能的。 所述放大單元409用來放大光載毫米波信號。 所述放大單元409為摻餌光纖放大器。由濾波單元408輸出的頻率為40GHz的光 載毫米波信號傳輸至摻餌光纖放大器，所述摻餌光纖放大器對所述光載毫米波信號進行放 大並輸出。由摻餌光纖放大器輸出的放大的光載毫米波信號經光纖鏈路被傳輸至基站。本 實施例中所述光纖鏈路為標準單模光纖。 所述濾除噪聲單元410用來濾除所述放大單元409產生的自發輻射噪聲。 所述濾除噪聲單元410為可調諧光濾波器。由於摻餌光纖放大器本身會產生自發
輻射噪聲，故從摻餌光纖放大器輸出的光載毫米波信號被送入濾除噪聲單元410，由可調諧
光濾波器濾除光載毫米波信號中所攜帶的輻射噪聲，減小了光載毫米波信號的相位噪聲，
提高了光載毫米波信號的質量。 所述拍頻單元411用來將光載毫米波信號轉換成電毫米波信號。 所述拍頻單元411為光電二極體。由可調諧光濾波器輸出的光載毫米波信號被送
入拍頻單元411，在光電二極體內完成拍頻，生成40GHz的電毫米波信號。所述生成的電毫
米波信號的信噪比較高，相位噪聲低，質量較好。 本發明採用注入鎖模和四波混頻相結合來產生倍頻毫米波，進而來傳送基帶信 號。通過調整強度調製器的偏置點和法布爾-帕羅雷射器(FP-LD)的偏置電流，選擇法布 爾-帕羅雷射器(FP-LD)的光邊帶進行注入鎖模，鎖定兩個二階光邊帶，濾除其他不必要的 光邊帶，使得產生的毫米波信號的信噪比有所提高，相位噪聲有所降低，因此，生成的毫米 波信號的質量較好。 而且，注入鎖模還可以提高雷射器的直調帶寬，其在基帶信號光學上變頻和上行 信號光學下變頻等方面都有很高的應用價值。除此之外，本發明利用較低頻率的毫米波信 號源生成了高頻的毫米波信號，所以能有效地降低系統對毫米波本振源的頻率要求，降低 光調製器的帶寬要求，因此能夠降低系統造價，節省成本。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實 體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存 在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵 蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要 素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備
所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個......"限定的要素，並不排
除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。 對於裝置實施例而言，由於其基本對應於方法實施例，所以相關之處參見方法實
施例的部分說明即可。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件
說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以
不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的
需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不
付出創造性勞動的情況下，即可以理解並實施。 以上所述僅是本發明的具體實施方式
，應當指出，對於本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護範圍。
1權利要求
一種產生倍頻毫米波的方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟A通過強度調製器將射頻信號調製到光波上，輸出光載波和兩個n階光邊帶；步驟B通過強度調製器將基帶信號加載到光載波上，從雷射器鎖定所述兩個n階光邊帶；步驟C將所述加載基帶信號的光載波和所述被鎖定的兩個n階光邊帶進行四波混頻，產生4n倍的射頻信號頻率的光載毫米波信號；步驟D將所述光載毫米波信號進行拍頻，生成電毫米波信號。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟A包括如下步驟分布反饋式雷射器DFB產生一個光波，毫米波信號源產生一個射頻信號，所述光波和所述射頻信號被送入強度調製器；調整所述強度調製器的基準電壓和調製指數，使調製後的輸出保留光載波和兩個n階光邊帶；將所述光載波和所述兩個n階光邊帶進行分離。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟B包括如下步驟所述分離出來的光載波和基帶信號一起經強度調製器調製，由所述強度調製器輸出加載基帶信號的光載波；所述從雷射器鎖定兩個n階光邊帶，濾除其他階的光邊帶；所述兩個n階光邊帶和從雷射器產生的信號一起進入光環形器，由所述從雷射器產生的信號加強所述兩個n階光邊帶。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟C包括如下步驟將所述加載基帶信號的光載波和所述鎖定的兩個n階光邊帶進行耦合；將所述耦合後的光載波和兩個n階光邊帶送入四波混頻介質進行四波混頻；所述四波混頻後的信號經可調諧光濾波器濾出兩個n階光邊帶，經光纖布拉格光柵濾出光載波，得到4n倍的射頻信號頻率的光載毫米波信號。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟D包括如下步驟所述光載毫米波信號經摻餌光纖放大器放大後由標準單模光纖傳輸至基站；所述放大後的光載毫米波信號經可調諧光濾波器濾除所述摻餌光纖放大器的自發輻射噪聲；所述濾除噪聲後的光載毫米波信號經光電二極體拍頻，生成電毫米波信號。
6. 根據權利要求1 5任一項所述的方法，其特徵在於，所述兩個n階光邊帶為兩個二階光邊帶或兩個四階光邊帶。
7. 根據權利要求1 5任一項所述的方法，其特徵在於，所述步驟B中的從雷射器為法布爾_帕羅雷射器FP-LD、 DFB或可調諧雷射器TLD。
8. 根據權利要求1 5任一項所述的方法，其特徵在於，所述步驟C中的四波混頻介質為半導體光放大器SOA或高非線性光纖HNLF。
9. 一種產生倍頻毫米波的裝置，其特徵在於，包括調製模塊、鎖模模塊、四波混頻模塊和拍頻模塊；其中，所述調製模塊用來將射頻信號調製到光波上，輸出光載波和兩個n階光邊帶，所述調製模塊還用來將基帶信號加載到光載波上；所述鎖模模塊用來鎖定所述兩個n階光邊帶；所述四波混頻模塊用來將所述加載基帶信號的光載波和所述鎖定的兩個n階光邊帶進行四波混頻，生成4n倍的射頻信號頻率的光載毫米波信號；所述拍頻模塊用來對所述光載毫米波信號進行拍頻，生成電毫米波信號。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述調製模塊具體包括信號產生單元、調製單元和分離單元；所述鎖模模塊具體包括鎖模單元和加強單元；所述四波混頻模塊具體包括耦合單元、四波混頻單元和濾波單元；所述拍頻模塊具體包括放大單元、濾除噪聲單元和拍頻單元。
全文摘要
本發明實施例公開了一種產生倍頻毫米波的方法和裝置。所述方法包括如下步驟強度調製器將射頻信號調製到光波上，輸出光載波和兩個n階光邊帶，將光載波和兩個n階光邊帶進行分離；再通過強度調製器將基帶信號加載到光載波上；從雷射器鎖定所述兩個n階光邊帶；將所述加載基帶數據後的光載波和所述被鎖定的兩個n階光邊帶進行四波混頻，產生4n倍的射頻信號頻率的光載毫米波信號；將所述光載毫米波信號進行拍頻，生成電毫米波信號。所述裝置包括調製模塊、鎖模模塊、四波混頻模塊和拍頻模塊。本發明提供的一種產生倍頻毫米波的方法和裝置，能夠利用較低的射頻源產生高頻率、高品質的毫米波信號。
文檔編號H04B10/12GK101789826SQ20091024457
公開日2010年7月28日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者餘建國, 張明, 龔珉傑 申請人:北京北方烽火科技有限公司