[發明專利]基于級聯DE-MZM大范圍可重構UWB的產生方法

有效

• 申請號: 201710579511.7
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107395285B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 嚴李強;王龍業;蘭萍
• 申請（專利權）人: 西藏大學
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/516
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于級聯DE?MZM大范圍可重構UWB的產生裝置及方法，屬于超寬帶技術領域。目的是實現在不改變系統結構的情況下可以產生一階到五階的任意UWB信號，并且脈沖極性可調。裝置包括激光器、光耦合器、第一級DE?MZM、第二級DE?MZM、高斯脈沖信號發生器、第一光電探測器、第二光電探測器、放大器，激光器連接光耦合器。方法為激光器產生的連續光經光耦合器后分成兩路，高斯脈沖信號經過衰減和延時后分別輸入到第一級DE?MZM的兩臂，第一級DE?MZM內兩臂的信號經過第一光電探測器轉換成電脈沖，經過放大器的放大、衰減和延時后輸入到第二級DE?MZM的兩臂中進行二次調制，調制后輸出。

技術領域

本發明具體涉及一種基于級聯DE-MZM大范圍可重構UWB的產生裝置及方法，屬于超寬帶技術領域。

背景技術

在短距離大容量的無線通信系統和傳感網絡中，超寬帶(Ultra-Wideband， UWB)技術由于其特有的優點，如大帶寬、低功率譜密度以及抗多徑衰落等，成為了各研究機構研究的熱點。而高階UWB信號在低頻處具備較低的功率，能夠有效地降低對全球定位系統(Global Position System，GPS)和軍用通信網絡的干擾，非常適用于室內無線通信等應用場景；而且階數越高，脈沖的中心頻率越高，能量譜密度也會向高端頻率移動。但是，高階UWB信號的產生由于具有復雜的波形結構和較高的成本而無法得到應用，現階段常用的UWB信號包括一階(monocycle)、二階(doublet)和三階(triplet)。

目前，利用光學方法產生UWB信號主要有：(1)利用半導體放大器或者高非線性光纖的非線性效應；(2)利用光學濾波器的頻譜構造和頻譜塑形；(3)利用頻時映射原理；(4)利用不同類型的調制器結構。其中，基于馬赫曾德爾調制器 (Mach-Zehnder Modulator，MZM)的UWB信號產生方案由于結構簡單、易于控制和可集成等優點，受到了廣泛的關注，并展現出了良好的應用前景。但是，目前基于調制器的方案可調性和可重構性存在不足，并且缺乏產生高階UWB脈沖的能力。例如，基于偏振調制器和基于相位調制器的方案最高僅能產生二階UWB 脈沖，而基于單個雙驅動馬赫曾德爾調制器(Dual-Electrode Mach-ZehnderModulator，DE-MZM)的方案，雖然最高可產生四階UWB信號，但是其三階和四階信號在脈沖形狀上并不能與三、四階標準UWB脈沖完全符合。

發明內容

因此，針對現有技術的上述不足，本發明本文提出一種基于級聯DE-MZM 的大范圍高階可調UWB信號產生裝置及方法。通過調節輸入到調制器的兩個射頻(Radio Frequency，RF)信號的相對時延和調制器的偏置電壓，在不改變系統結構的情況下可以產生一階到五階的任意UWB信號，并且脈沖極性可調。該方案結構簡單、UWB信號的階數重構范圍大，可適用于未來低成本動態可變的無線通信系統和傳感網絡。

為達到以上目的，本發明的技術方案為：

具體的，基于級聯DE-MZM大范圍可重構UWB的產生裝置，包括激光器，還包括光耦合器、第一級DE-MZM、第二級DE-MZM、高斯脈沖信號發生器、第一光電探測器、第二光電探測器、放大器，激光器連接光耦合器，光耦合器分別連接第一級DE-MZM、第二級DE-MZM的輸入端，高斯脈沖信號發生器連接在第一級DE-MZM的兩臂，第一級DE-MZM的輸出端經第一光電探測器、放大器連接第二級DE-MZM的兩臂，第二級DE-MZM的輸出端連接第二光電探測器。

進一步的，所述高斯脈沖信號發生器與第一級DE-MZM的兩臂之間還設有第一衰減器及第一延遲器。

進一步的，所述放大器與第二級DE-MZM的兩臂之間還設有第二衰減器及第二延遲器。

進一步的，所述光耦合器與第一級DE-MZM、第二級DE-MZM的輸入端各設有一個偏振控制器。

本發明提供的一種基于級聯DE-MZM大范圍可重構UWB的產生方法，所述方法為：