[發(fā)明專利]一種基于雙平行MZ調(diào)制器的四倍頻毫米波的產(chǎn)生方法

無效

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• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN103078680A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喻松;李澤昆;張阮彬;顧畹儀
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04B10/2575
• 分類號: H04B10/2575
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及ROF領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙平行MZ調(diào)制器(DPMZM)的四倍頻毫米波的產(chǎn)生方法。

背景技術(shù)

無線通信在近幾年尤其是進入3G時代后，取得了巨大的發(fā)展。隨著用戶數(shù)量的增加，傳統(tǒng)的蜂窩結(jié)構(gòu)將很難實現(xiàn)高速大容量與高覆蓋率的要求，為此應(yīng)改進或采用新的結(jié)構(gòu)。

由仙農(nóng)公式可以證明，低載頻提供低帶寬，所以窄帶無線接入系統(tǒng)提供有限容量。增加系統(tǒng)容量有兩個方法，一個是縮小區(qū)域覆蓋范圍，增加頻帶利用率，但是由于低頻系統(tǒng)存在大的同頻干擾，因此這種方法很難達到；另一個增加無線通信系統(tǒng)容量的方法就是提高載頻頻率，避免與ISM頻段相沖突。高頻載波提供大的調(diào)制帶寬，但同時會增加系統(tǒng)的鏈路成本，因為用一般的電學(xué)器件產(chǎn)生高頻的毫米波信號成本非常高，而且高頻信號在鏈路中傳輸損耗很大。為此，ROF系統(tǒng)的運用將成為必然趨勢。

ROF是微波通信與光通信結(jié)合的技術(shù)，它有效地利用光纖鏈路低損耗、高帶寬及抗電磁干擾等特點，通過光纖鏈路來傳輸無線信號。這種技術(shù)很好地提供了無線接入網(wǎng)的帶寬，解決了移動通信系統(tǒng)而臨的高系統(tǒng)容量和高傳輸速率的問題。并且具有傳輸距離長、易安裝低損耗、低成本等優(yōu)點，很好地解決了一般鏈路成本高損耗大的限制，因而是未來通信的必然選擇。那么運用ROF系統(tǒng)的另一個關(guān)鍵技術(shù)就落在了如何產(chǎn)生高頻毫米波信號上。使用毫米波段頻率(30-300GHz)的光纖無線混合網(wǎng)絡(luò)可以為鏈路提供超高帶寬，可以避開低頻區(qū)域的頻譜擁塞并且提供高容量的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

為減小毫米波產(chǎn)生的開銷并提高毫米波的質(zhì)量，利用光學(xué)方法產(chǎn)生毫米波的技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。從本質(zhì)上講，光學(xué)毫米波產(chǎn)生的方法有三種：光外差調(diào)制、直接強度調(diào)制和外調(diào)制。對于直接強度調(diào)制而言，由于直接激光器的帶寬有限，難以產(chǎn)生40-60GHz的光毫米波。而光外差的方法是傳輸兩個頻率差等于所需要的毫米波頻率的窄線寬光波，其中之一攜帶了需要傳輸?shù)幕鶐?shù)據(jù)，在基站通過外差產(chǎn)生毫米波載波信號，在傳輸光纖中兩光波的光譜都很窄，色散效應(yīng)很小，但是需要兩個性能很好的激光源，增加了系統(tǒng)成本。

綜上所述，出于系統(tǒng)成本及更高頻率的考慮，使用外調(diào)制方法產(chǎn)生30GHz以上的毫米波信號是最簡單、最有效的方法，也是被認(rèn)為最有前景的毫米波產(chǎn)生技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例解決的技術(shù)問題是提供一種基于雙平行MZ調(diào)制器(DPMZM)的四倍頻毫米波產(chǎn)生方法，通過對雙平行MZ調(diào)制器上下兩臂的子MZ(MZ-A和MZ-B)加載的射頻信號的偏置設(shè)計，上下兩臂存在固有相位差Π/2，令MZ-A和MZ-B的射頻輸入幅度相等，MZ-B射頻信號相位經(jīng)過移相器后相對MZ-A相移Π，實現(xiàn)抑制載波，4n+1和4n+3邊帶的效果。

本發(fā)明通過對MZ調(diào)制器原理的充分應(yīng)用，精心設(shè)計DPMZM偏置參數(shù)，利用MZ調(diào)制器的固有特性實現(xiàn)簡單易操作的四倍頻毫米波產(chǎn)生方案，大大降低了毫米波產(chǎn)生的開銷，并且提高了產(chǎn)生毫米波的穩(wěn)定性。

本發(fā)明在實現(xiàn)過程中，具體包括：

根據(jù)本發(fā)明，四倍頻毫米波產(chǎn)生方案的結(jié)構(gòu)主要是連續(xù)激光器產(chǎn)生光信號當(dāng)載波注入雙平行結(jié)構(gòu)的MZ調(diào)制器中，兩個子MZ調(diào)制器用同一個射頻信號源驅(qū)動，并且另一路經(jīng)過移相器相移Π，合路后經(jīng)過EDFA放大最后再經(jīng)PD拍頻得到四倍于射頻源頻率的四倍毫米波信號。

根據(jù)本發(fā)明，方案產(chǎn)生四倍頻的原理是通過設(shè)置兩個子MZ的射頻輸入偏置，實現(xiàn)抑制載波、4n+1和4n+3階邊帶的效果，這樣就只剩4n+2階邊帶，而2階邊帶的功率比6階以上的邊帶功率大得多，對于系統(tǒng)而言可以忽略，因而在進入PD之前的信號就只剩2階邊帶。經(jīng)PD拍頻之后，兩個2階邊帶拍頻就產(chǎn)生4階信號，即我們所需要的四倍毫米波。

根據(jù)本發(fā)明，通過改變DPMZM的兩個子調(diào)制器射頻偏置和直流偏置，我們可以得到其他產(chǎn)生毫米波的方法，如四倍頻、六倍頻等。這些優(yōu)點將在后面的闡述中相繼做出解釋。

附圖說明

結(jié)合描述了本發(fā)明的各種實施例的附圖，根據(jù)以下對本發(fā)明的各發(fā)明的詳細(xì)描述，將更易于理解本發(fā)明的這些和其它特征，其中：

圖1示意性示出了ROF鏈路實現(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)；

圖2示意性示出了單個MZ調(diào)制器的基本結(jié)構(gòu)；

圖3描述了MZ調(diào)制器的傳遞函數(shù)與兩臂驅(qū)動電壓的差值的關(guān)系曲線；

圖4示意性示出了兩種平行MZ調(diào)制器的結(jié)構(gòu)；

圖5給出了本發(fā)明中實現(xiàn)四倍頻光生毫米波的方案示意圖；

圖6給出了輸入射頻為10GHz下集成調(diào)制器的輸出光譜圖；