[發明專利]一種寬帶無線通信提高射頻頻率的系統及方法

在審

• 申請號: 202010196686.1
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111404571A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 汪忱;張文翔
• 申請（專利權）人: 博微太赫茲信息科技有限公司
• 主分類號: H04B1/40
• 分類號: H04B1/40;H04B7/005;H03F3/189
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發明公開了一種寬帶無線通信提高射頻頻率的系統及方法，屬于無線通信技術領域，所述系統包括光電調制器、光電轉換器、激光器。本發明大幅降低了射頻對高速ADC以及微波電路的需求，傳統的PLL參考時鐘配置器作為模擬上變頻的時鐘源，其時鐘頻率受到器件、電路等影響，在100GHz左右頻率時設計復雜，且成本較高，本發明利用寬帶光電調制原理，在不影響數據傳輸的情況下通過激光對信號進行調制，再通過光電轉換器轉變成電信號,由于光波波長可調范圍大，可以大大提高射頻頻率并省略PLL參考時鐘配置器以及高速DAC，最終達到提高性能并降低裝置復雜度的目的。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，具體涉及一種寬帶無線通信提高射頻頻率的系統。

背景技術

電與光是信息領域最廣為使用的傳輸媒介。電，作為傳統與通用的傳輸介質，在各個信息系統中發揮著舉足輕重的作用，但其卻擁有一些不可避免的缺陷。而光，作為新的傳輸媒介，相比于電擁有很多優勢。光目前正在一些特定領域逐漸取代電，例如通信系統等。但鑒于目前信息系統大多仍以電信號為主，而電信號在射頻領域受器件影響，頻點很難做到百GHz，因此可以利用電對光進行調制，將信號加載在光上。電光效應正使得這成為可能。電信號對光場的幅度，頻率，相位等參數均可進行調制。

光信號可以通過改變外加電場，控制晶體的折射率，進而改變相位，從而實現光調制。如果外電場與光傳播方向相同，這種調制器叫縱向光電調制器；若外電場與光傳播方向垂直，這種調制器叫橫向光電調制器。

目前在寬帶通信數字發射機的模擬上變頻主要采取的是模擬混頻方式，即采用若干模擬混頻器級聯，將基帶信號變成射頻信號。該方法的缺點是當射頻頻點較高時，模擬混頻器級聯較多，結構復雜，設計難度大。并且受器件影響，混頻器時鐘難以做到100GHz以上，因此傳統電子學方案設計百GHz以上的射頻方案難度大，現有器件無法滿足要求。因此，提出一種寬帶無線通信提高射頻頻率的系統。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：如何降低射頻對高速ADC以及微波電路的需求，提供了一種寬帶無線通信提高射頻頻率的系統。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的，本發明包括激光器、光電調制器、光電轉換器與天線，所述激光器的輸出端與所述光電調制器的輸入端連接，所述光電轉換器的輸入端與所述光電調制器的輸出端連接，所述光電轉換器的輸出端與所述天線連接，所述激光器產生高頻光信號輸入所述光電調制器中，所述光電調制器上加載有調制信號，所述高頻光信號與所述調制信號在所述光電調制器內調制后輸入至所述光電轉換器，所述光電轉換器將調制后的光信號轉換成電信號通過所述天線發射。

更進一步的，所述寬帶無線通信提高射頻頻率的系統還包括高電子遷移率晶體管放大器、三個光放大器與帶通濾波器，所述高電子遷移率晶體管放大器設置在所述天線與所述光電轉換器之間，所述帶通濾波器設置在所述光電調制器與所述光電轉換器之間，三個所述光放大器分別設置在調制信號輸入到所述光電調制器的光路上、所述激光器與所述光電調制器之間的光路上、所述光電調制器與所述帶通濾波器之間的光路上。

更進一步的，所述帶通濾波器的帶寬為5GHz～10GHz，中心頻率在100GHz以上。

更進一步的，所述激光器為飛秒激光器，也可以為其他常見激光器，比如固體激光器、氮分子激光器、準分子激光器等。

更進一步的，所述光電調制器為馬赫-曾德爾幅度調制器。

更進一步的，所述激光器產生的高頻光信號的波長為λ，頻率為f＝1/λ，帶寬為B＝f_H-f_L，f_H為帶通信號的上截止頻率，f_L為帶通信號的下截止頻率，帶寬的大小根據設計的工作頻段確定。

更進一步的，所述光電轉換器為光電二極管，所述光電二極管為肖特基勢壘二極管，其正向導通壓降為0.3～0.5V，整流電流為4000～5000A。