[发明专利]射频信号光纤稳相传输的相位调控装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及射频信号光纤传输的技术领域，特别是一种射频信号光纤稳相传输的相位调控装置及方法。

背景技术

在雷达系统、深空探测网络和射频仿真测试中对射频信号稳相传输的需求与日巨增。传统的同轴电缆传输射频信号，传输衰减大、相位稳定性差，随着传输频率的提高衰减越大，无法进行长距离传输。金属电缆典型的传输损耗约为几十dB/Km、射频信号在电缆中的传输距离受限，金属电缆的热膨胀系数大，如铜典型值约0.1-0.2×10^-4m/℃，引起射频信号在电缆中传输时相位波动大。 相位波动会随着电缆所用绝缘介质的不同发生变化 ，聚乙烯绝缘相位稳定度为100-200ppm/℃，聚四氟乙烯绝缘相位稳定度为50-100ppm/℃，泡沫绝缘半柔性相稳定度为20-30ppm/℃。

与射频电缆相比，光纤的低损耗、相位稳定性好、宽带宽、无电磁干扰等突出优势为实现射频信号的远距离稳相传输提供了理想的解决途径。光纤的损耗小于1dB/Km、将射频信号调制在光波上可实现射频信号的长距离传输。光纤材料的温度膨胀系数约是金属的1/100，相位稳定度达7ppm/℃，尚不能满足重点领域，如相控阵雷达、甚长基线干涉测量等的应用需求，因而射频信号光纤传输的稳相方法与装置纷纷提出。

现有的稳相方法，如光纤Round-Trip法、双向比对法和延迟锁相法，大多是基于测量射频信号在光纤中住返传输的相位延迟及延迟波动，根据往、返时延相等的假设推算出单向时延及时延波动，在射频信号发送端（中心站）通过电路或光学延迟线进行预补偿，从而在射频信号的接收端（远端站）获得相位稳定的射频信号输出。但是往、返时延假设由于实际往返链路的不对称性或同一链路采用不同波长时光纤色散的存难以满足，不能为发端补偿提供精确的时延测量，因而射频信号光纤稳相传输的精度低、且系统复杂，无法进行长距离稳相传输。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度的射频信号光纤稳相传输的相位调控装置及方法，通过补偿长距离传输引起的射频信号相位延迟及波动，实现射频信号长距离稳相传输。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种射频信号光纤稳相传输的相位调控装置，包括中心站和远端站，其中中心站包括光发送模块和FM旋光镜，远端站包括光分路器、光收模块                                                、放大器、滤波器、倍频器、滤波器、混频器、光环型器、光收模块、放大器、滤波器和分频器；

中心站中，光发送模块输入端通过射频电缆输入RF信号、输出端通过光纤连接器接光纤，FM旋光镜通过光纤连接器连接光纤；

远端站中，光分路器的输入端与光纤连接，光环型器与光纤相连；光分路器的输出端分别接入光收模块和光环型器：其中光收模块与放大器、滤波器、倍频器、滤波器顺次连接后接入混频器的一个输入端，光环型器与光收模块、放大器、滤波器顺次连接后接入混频器的另一个输入端；混频器的输出端接入分频器。

一种射频信号光纤稳相传输的相位调控方法，将携带相位信息的RF信号和其三倍频信号进行混频，具体为：

RF信号输入到中心站的光发送模块，光发送模块完成RF信号对DFB激光器的直接调制，调制后的光信号通过光纤连接器输入光纤中；远端站的光分路器将光纤传输过来的光信号分成二路：一路输入至光收模转换成电信号，经放大器放大后，送滤波器滤除不需要的信号，再送入倍频器获得3倍频信号，经滤波器滤波后输入混频器的一个输入端口；另一路经光环型器送输入光纤反射传输，经中心站的FM旋光镜反射后传回光环型器，由光收模块接收转换成电信号，经放大器放大后，送滤波器滤除不需要的信号，最后输入混频器的另一输入端口；二路信号在混频器中混频并经分频器输出经过相位调控的RF信号。

与现有技术相比，本发明的显著优点是：（1）由常用的光纤通信器件和电子元器件构成，通过相位补偿稳定相位，无需中心站预补偿，降低了对相位波动精确测量的要求，并且稳相精度不受测量系统的影响；（2）整个系统符合实际应用情境，实现射频信号在中心站和远端站或一个中心站和多个远端站之间长距离稳相传输；（3）该方法拓宽了射频信号光纤传输的应用领域，加快了其产业化进程。

附图说明

图1是本发明射频信号光纤稳相传输的相位调控装置的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。