[发明专利]光QPSK调制方式的光学倍频毫米波RoF系统及其生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信的新领域一毫米波射频光纤(RoF，Radio over Fiber)系统中光QPSK调制方式的应用。提出一种新的光QPSK实现方式及在进行光QPSK调制的同时又从光波产生毫米波的方法和系统。

技术背景

正交相移键控是一种频谱有效的载波数字通信调制方式。对于如何将光QPSK调制方式应用到毫米波RoF系统中，现有光QPSK技术通常是用两条独立光支路分别传输QPSK信号的I路和Q路信息。虽然这种方法可以实现16-QAM或更高进制的相位调制，但是两条光支路需要两套独立的电光调制设备，从系统成本和复杂度的角度看这种方法没有优势，而且支路光时延差造成的光相位噪声会对调制信号产生干扰。所以需要发明一种QPSK调制毫米波的光学生成方法，它利用一条光路就能获得光波的QPSK调制，又把这种QPSK调制转移到生成的毫米波之上，并且调制信号不受光相位噪声的干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光QPSK调制方式的光学倍频毫米波RoF系统及其生成方法，它利用一条光纤链路在产生扫描微波的高次谐波的同时能获得谐波的QPSK调制，并且调制信号不受光源相位噪声的干扰。系统结构简单，性能稳定；方法易于实现，成本低廉，适用于实用产品的开发和应用推广。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种光QPSK调制方式的光学倍频毫米波RoF系统，包括中心站、基站和下行链路光纤，中心站和基站通过下行链路光纤互连，其特征在于：

所述中心站的结构如下：一个激光器通过保偏尾纤与一个3dB保偏耦合器的输入端相连。该3dB保偏耦合器的两个输出端通过两根长度相等的保偏尾纤与两个双电极Mach-Zehnder光调制器的输入端相连，所述两个双电极Mach-Zehnder光调制器的输出端再通过两根长度相等的保偏尾纤与另一个3dB保偏耦合器的两个输入端相连。在一个双电极Mach-Zehnder光调制器的一条臂上的RF电极输入由余弦微波信号源输出的余弦微波信号，直流电极加上V_π/2的偏压；另一条臂上的RF电极输入由余弦微波信号源产生再经π/2移相器移相的正弦微波信号，直流电极接地。基带数据信号通过一个2/4电平转换器后加到另一个双电极Mach-Zehnder光调制器的两个RF电极，两个直流电极相连，加上适当的偏压。所述的第二个3dB保偏耦合器的输出端与一个EDFA光纤放大器的输入端相连接，该EDFA光纤放大器的输出端通过下行链路光纤连接到所述基站的光探测器的光输入端。所述基站的结构如下：光探测器的电输出端与一个前置低噪声放大器的输入端相连，所述前置低噪声放大器的输出端与一个带通滤波器的输入端相连，所述带通滤波器的输出端与一个毫米波放大器的输入端连接，所述毫米波放大器的输出端再与一个毫米波发射天线相连。

以下说明本发明的光QPSK调制方式的光学倍频毫米波生成方法的原理：

如附图所示，在中心站(1)中，激光器(1-1)通过保偏尾纤与一个3dB保偏耦合器(1-2)的输入端相连。3dB保偏耦合器(1-2)的两个输出端通过两根长度相等的保偏尾纤与两个双电极Mach-Zehnder光调制器(1-3、1-4)的输入端相连，两个双电极Mach-Zehnder光调制器(1-3、1-4)的输出端再通过两根长度相等的保偏尾纤与另一个3dB保偏耦合器(1-11)的两个输入端相连。在双电极Mach-Zehnder调制器(1-3)的一条臂上的RF电极加上由余弦微波信号源(1-5)输出的余弦微波信号，在另一条臂上的RF电极加上由余弦微波信号源(1-5)产生并经π/2移相器(1-6)移相的正弦微波信号。基带数据信号(1-9)通过一个2/4电平转换器(1-10)后，加到双电极Mach-Zehnder光调制器(1-4)的两个RF电极上。在双电极Mach-Zehnder光调制器(1-3)加余弦微波信号的那条臂上的直流电极加上V_π/2电压(1-4)，另一个直流电极接地。将双电极Mach-Zehnder光调制器(1-4)的直流电极相连，加上适当的偏压(1-8)。

中心站的输出光波电场为：