[發明專利]一種微波光子鏈路小信號模型分析方法

有效

• 申請號: 202110371000.2
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113098598B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 張籽暢;葉全意
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: H04B10/079
• 分類號: H04B10/079;H04B10/54;H04B10/556;G06F30/20
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

本發明提供了一種微波光子鏈路小信號模型分析方法。首先建立基于相位調制的微波光子鏈路模型，當單路光載波經過電光相位調制器調制后，經3dB耦合器輸入差分延時為τ的馬赫—曾德爾干涉儀(MZI)，干涉儀的兩路輸出分別連接光電二極管，進行平衡探測，拍頻后輸出。再根據小信號模型建立出數學模型，計算出鏈路的調制系數，在可選調制系數范圍內將得到的光電流表達式利用泰勒級數展開的方法將輸出光電流展開到五階進行分析。本方法大幅提高計算結果的精確度，與實際實驗結果更為接近，并且可適用于分析鏈路的增益、噪聲以及無雜散動態范圍等性能，作為對傳統貝塞爾展開計算方法的補充。

技術領域

本發明涉及微波光子鏈路信號調制與解調領域，特別是涉及一種微波光子鏈路小信號模型分析方法。

背景技術

隨著移動數據的快速增長，微波光子鏈路在5G通信以及下一代移動通信中扮演著越來越重要的角色。微波光子鏈路具有帶寬高、重量輕、抗電磁干擾以及損耗低等優點，對微波信號的發生、傳輸和處理等方面都有很大的優勢。因此在微波光子學不斷發展的今天，如何提高微波光子鏈路性能，增強鏈路穩定性一直是專家學者研究的重點。

傳統對微波光子鏈路性能的研究，往往都先利用貝塞爾展開，對增益、噪聲系數和無雜散動態范圍等性能參數進行理論分析，通過數學方法獲取近似結果，作為評判鏈路性能優劣的依據。然而這種計算方法存在一定的誤差以及不確定性，一定程度上影響了研究者對鏈路性能的客觀判斷。提出利用泰勒展開的方法對鏈路小信號模型進行計算，分析鏈路的性能指標，這對研究微波光子鏈路性能具有積極作用。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種微波光子鏈路小信號模型分析方法，根據計算得到不同的調制系數，在可選范圍內應用泰勒展開對鏈路進行分析，使得理論研究結果更精確，更接近真實狀況。同時，也可以作為貝塞爾展開方法的補充研究手段。

本發明提供一種微波光子鏈路小信號模型分析方法，具體步驟如下，其特征在于：

首先建立基于相位調制的微波光子鏈路模型為單路光載波輸入，經過電光相位調制器MZI調制后，經3dB耦合器輸入差分延時為τ的馬赫—曾德爾干涉儀，干涉儀的兩路輸出分別連接光電二極管，進行平衡探測，拍頻后輸出；

之后將已建立好的鏈路模型化簡成小信號模型，設定電路中每個元器件的初始值，E_in是激光器的輸出光場，相位調制器為單頻驅動信號輸入，驅動電壓為V₀＝V_rfcos(ω_rft)，則光信號產生的相移為相位調制后得到光信號E₁＝E_ine^iφ(t)；

建立鏈路的傳遞矩陣：

其中E(t)為輸入光強，φ(t)為相位調制后產生的相移，為經過MZI后產生的延時量，若考慮傳輸過程中的調制器損耗和其他鏈路損耗α_m、α_l，得到兩光電二極管平衡探測后的輸出光電流：

由于MZI工作在正交偏置點，得到拍頻后輸出光電流：

其中，令調制系數若m≥1，應用泰勒級數將輸出光電流展開到五階可得到：

作為本發明進一步改進，所述電光相位調制器為單頻驅動信號輸入。

作為本發明進一步改進，所述馬赫—曾德爾干涉儀工作于正交偏置點。

作為本發明進一步改進，計算微波光子鏈路小信號模型的調制系數要求m≥1時，鏈路可應用此方法。