[發明專利]一種微波、毫米波信號的光子線性變頻及光纖傳輸方法

有效

• 申請號: 202010417180.9
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN113691314B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 翟偉樂;文愛軍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B10/2507
• 分類號: H04B10/2507;H04B10/2513;H04B10/2543
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種微波、毫米波信號的光子線性變頻及光纖傳輸方法，該方法涉及微波技術領域和光通信技術領域。所述方法如說明書附圖1所示，包括激光器、雙偏振正交相移鍵控調制器、電功分器、電衰減器、偏振控制器、起偏器、單模光纖、摻餌光纖光放大器、光電探測器。射頻信號和本振信號以最小點的調制方式調制到光載波上，提升了變頻效率；調制器主調偏壓用來補償光纖色散引起的功率衰落；偏振控制器用來實現線性優化。本發明在光子變頻系統中同時實現了色散補償和線性優化，更大程度的提升了系統增益和動態范圍等，在多基站雷達、無線通信等領域均有重要的應用價值。

技術領域

本發明涉及光通信技術領域以及微波、毫米波技術領域，主要涉及微波、毫米波信號的光子混頻以及鏈路中的線性優化和色散補償。

背景技術

近些年來，電子戰、雷達、衛星通信等軍用電子與民用通信系統正在向多頻段、大帶寬方向發展，為了應對微波甚至毫米波段信號的發射和接收，傳統收發信機的混頻模塊往往需要多級混頻結構，每一級都需要變頻、濾波、放大等信號處理單元，使得整個混頻模塊十分龐大、復雜。與此同時，雷達系統中分布式結構的提出以及移動通信系統中微蜂窩結構的發展使得基站的數目成倍增加，如何實現中心站和各個基站之間信號的高效、低成本傳輸，以及如何簡化基站是目前所關注的問題。同軸電纜的體積重量大、損耗高、成本高以及易受電磁干擾影響等問題使得人們開始尋找一種更優的傳輸鏈路來取代模擬電子傳輸鏈路。

得益于微波光子大帶寬、多頻段、抗電磁干擾等優勢，采用光學技術實現微波以及毫米波信號的發射、傳輸和接收逐漸成為了研究的熱點。得益于微波光子的多頻段、大帶寬特性，可以實現微波、毫米波信號的一次性上下變頻，極大的簡化了收發信機的變頻模塊。同時，得益于光纖的低損耗、造價低，抗電磁干擾等特性，采用光纖鏈路實現信號在中心站和基站之間的傳輸具有得天獨厚的優勢。但是光子混頻器以及傳輸鏈路中信號的質量受非線性，色散等因素的影響，如何設計出高性能的光子混頻器及傳輸鏈路是目前研究的熱點。

目前已報道的微波、毫米波信號的光子混頻主要考慮系統的混頻增益、本振隔離度以及動態范圍，因此結合光纖傳輸鏈路，系統需要對非線性，色散等不利因素進行優化。三階交調失真是窄帶通信背景下非線性的主要來源。它主要有兩種產生途徑，一是由光載波和三階交調光邊帶拍頻產生，二是由二階交調和一階光邊帶拍頻產生。目前絕大多數線性優化方案就是使這兩種三階交調來源相互抵消。對于色散而言，它會不同的光頻率成分引入不同的相移，因此，對于雙邊帶調制信號而言，會最終影響輸出射頻信號的功率，隨著光纖長度和信號頻率的改變，輸出功率呈周期性衰落趨勢。目前抑制色散導致的功率衰落有兩種解決方案：一是利用單邊帶的調制方式，但是調制方式相對復雜，且邊帶抑制效果差。二是對光載波(或光邊帶)引入可調節的相移，用來補償色散引入相移。但是，目前很少有方案能在光子混頻結構中同時優化非線性失真和補償鏈路色散，且現有的同時優化方案色散補償和線性優化相互制約，使得系統的性能提升有限。

發明內容

為了解決技術背景中所存在的問題，本發明提出了一種微波、毫米波信號的光子線性變頻及光纖傳輸方法。相對于微波、毫米波光子混頻器而言，我們還考慮了光纖傳輸的情況，并對非線性，色散同時進行優化。抑制了三階交調失真，補償了色散引起的功率周期性衰落問題。其中三階交調失真通過調節偏振控制器PC來實現。光纖色散引入的相移通過調制器的主調偏壓來動態補償。