[发明专利]全光产生六倍频高速毫米波的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光通信技术领域的方法和装置，具体的说，是在光载无线通信系统中全光产生六倍频高速毫米波的方法。

背景技术

光载无线通信是一种新兴的技术，它主要结合光纤和无线通信两大技术，利用光纤的低损耗、高带宽特性，提升无线接入网的带宽和移动性，为用户提供“随时，随地，任何业务”的无线接入服务。与传统的无线系统相比，光载无线通信有着更广的蜂窝覆盖，更高的带宽，较低的配置成本，较低的功耗以及易于动态管理和维护等优点，能够实现超过1Gbit/s的超宽带无线接入，是满足人们对宽带业务需求的极具竞争力的解决方案。在超宽带蜂窝网络、室内无线局域网络、视频分布系统、智能交通通信和控制等领域具有广泛的应用前景。随着人们对语音、数据、视频以及交互式服务等移动宽带业务需求的日益增加,以及低频频段的信道拥塞和相互干扰，在光载无线通信系统中，迫切需要采用高频毫米波（如最近备受关注的60-GHz毫米波）携载高速数据以提高无线通信系统的容量，同时使无线信道突破拥挤的低频频段。传统的电产生高频毫米波的方法，受技术和工艺的局限，配置成本高，系统复杂，得到的高频毫米波调谐范围窄，幅频特性较差，相位噪声较高，不能很好的满足实际的需要，特别是对于超过100-GHz的高频信号，目前电产生的方法还难以实现。而基于光频率相乘的全光产生毫米波的技术，产生的毫米波信号具有很高的频谱纯度和相位相干性，方法简单，成本低，具有很广泛的应用前景，吸引了学术界和工业界越来越多的关注。

经对现有技术的文献检索发现，Andreas Wiberg等人在《IEEE Journal of lightwave technology》(《IEEE 光波技术期刊》) 2006年第24卷中的文章“Microwave photonics frequency multiplication utilizing four-wave mixing and fiber Bragg grating（利用四波混频和光纤布拉格光栅的微波光子频率相乘技术）”，该文采用一个标准的马赫曾德调制器，以及利用四波混频非线性效应和光纤布拉格光栅的滤波方法，使用6.67-GHz的低速射频信号，全光产生了40-GHz（射频调制信号频率的六倍）的高速毫米波，不需要价格昂贵的高速光电设备。但是这个方案存在如下缺点：1、产生四波混频效应需采用400米长的高非线性光纤，以及高功率光放大器，因此增加了系统的配置成本；2、采用多个分立的光器件使得系统的结构复杂，插入损耗大，难以实现集成化；3、基于高非线性光纤的四波混频会引起受激布立渊散射而影响四波混频的效率；4、需要使用光纤布拉格光栅滤除不需要的其它频率成分，由于光纤布拉格光栅对温度和光波波长很敏感，因此会导致产生的毫米波缺乏良好的稳定性。

发明内容

    本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种全光产生六倍频高速毫米波的方法，即使用10-GHz的低速射频信号和低速光电设备，全光产生60-GHz的高速毫米波信号。本方案基于微波光子频率相乘技术，采用两个标准的低速马赫曾德调制器，通过简单设置两个马赫曾德调制器的偏置电压，以及控制两个马赫曾德调制器驱动信号的相位差和幅度，得到频率为六倍射频驱动信号频率的高频毫米波。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

步骤一，信号发生器产生频率为的射频信号，经过电分路器进行处理后后得到第一射频信号和第二射频信号，第一射频信号和第二射频信号的频率都是；

步骤二，频率为的连续光波，被第一马赫曾德调制器调制，偏置在其传输曲线的最高点，用第一射频信号驱动第一马赫曾德调制器，输出包含3个谐波成分的光信号，分别为：频率为的光载波，频率分别为和的2个二次边带；

所述步骤二中，第一马赫曾德调制器偏置在最高点，奇次谐波成分（被完全抑制，只保留偶次谐波成分（，其中，高阶偶次谐波成分由于光功率很小，因此可以不考虑，最终得到3个谐波成分分别是光载波（）和2个二次边带（和）。

步骤三，通过电放大器调节第一射频信号的幅度，使得光载波和2个二次边带的贝赛尔系数相等，以使第一马赫曾德调制器输出的光信号的3个谐波成分的光功率相同；

所述贝赛尔系数，是指通过查询贝赛尔函数表得到的数值，光载波和2个二次边带的贝赛尔系数相等，即有：，是射频信号的幅度，是马赫曾德调制器的半波电压。