[发明专利]基于光学辅助的伪毫米波超宽带信号包络检测系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术，特别涉及基于光学辅助的伪毫米波超宽带信号包络检测系统和方法。

背景技术

超宽带技术始于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术，利用频谱极宽的超短脉冲进行通信，又称为基带通信、无载波通信。2002年2月美国联邦通讯委员会(FCC)批准了超宽带技术用于民用，超宽带技术迅速成为国际无线通信领域研究开发的一个热点，其中工作于24GHz频段的伪毫米波超宽带信号可以用于汽车安全系统、精准定位和通信系统中。由于工作于24GHz频段的伪毫米波超宽带信号具有脉冲宽度窄、信号强度低等特点，从而对信号准确的采样接收变得困难。

近年来，各种电学伪毫米波超宽带信号检测方案被提出，主要采用相关检测方案，由于脉冲的持续时间仅为亚纳秒量级，即使很小的时钟抖动都会导致接收端能量的大幅度损失，因此系统对定时精度的要求是非常严格的。由于使用了极窄的脉冲波形作为系统工作波形，在接收部分需要恢复精确的定时信号，这些问题都增加了系统结构的复杂性。

为了有效地检测伪毫米波超宽带信号，降低系统的复杂性和成本，光学辅助的伪毫米波超宽带包络检测技术被提出和证明。光学包络检测技术降低了由于定时精度和同步偏差导致的判决错误，提高了系统的性能。

图1为现有的光学辅助的超宽带信号检测系统的结构示意图。现结合图1，对现有的光学辅助的超宽带信号检测系统的结构进行说明，具体如下：

现有的超宽带信号包络检测系统包括：超宽带信号调制装置10，包络检测装置11。

超宽带信号调制装置10利用电吸收调制器，对连续波激光器产生的光载波的幅度进行调节，用于将超宽带信号调制到光载波上，传输至包络检测装置11。其中超宽带信号调制装置10包括连续波激光器100，信号接收器101，电吸收调制器102。连续波激光器100，主要用于产生系统所需的连续波光信号；信号接收器101，接收超宽带信号；电吸收调制器102，用于将接收到的超宽带信号利用强度调制方式调制到光载波上。

包络检测装置11用于对调制后的光信号进行包络检测。其中，包络检测装置11包括：掺铒光纤放大器110，光带通滤波器111，低频响应光电探测器112。掺铒光纤放大器110是对信号放大的一种有源光器件，用于放大接收到的光调制信号；光带通滤波器111用于滤出带外噪声；低频响应光电探测器112用于检测低频响应的包络信号。

上述现有的超宽带信号包络检测系统方法实现了超宽带信号包络的检测，但它存在缺陷，调制器中需要考虑偏置点控制等问题，并且此方案只能产生电包络信号，降低了其适用范围。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于光学辅助的伪毫米波超宽带信号包络检测系统，该系统采用相位调制器，克服了电吸收调制器的偏置点控制所带来的缺陷，此外该系统直接在光域中产生包络信号，并且具有结构简单、插入损耗低等特点。

本发明的另一目的在于提供一种基于光学辅助的伪毫米波超宽带信号包络检测方法，该方法采用相位调制器，克服了电吸收调制器的偏置点控制所带来的缺陷，此外该系统直接在光域中产生包络信号，并且具有结构简单、插入损耗低等特点。为了达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种基于光学辅助的伪毫米波超宽带信号包络检测系统，用于检测伪毫米波超宽带信号的包络，其特征在于，该系统包括：伪毫米波超宽带信号调制装置、第一边带滤出装置和光电探测装置:

所述伪毫米波超宽带信号调制装置利用相位调制器，对连续波激光器产生的光载波相位进行调节，用于将伪毫米波超宽带信号调制到光载波上；所述相位调制器采用LiNbO3相位调制器，具有结构简单，插入损耗低，无偏置控制电路等特点；

所述第一边带滤出装置将输入的光调制信号进行频谱上的操作，利用光纤布拉格光栅滤出第一上边带，环形器进行信号传输控制；所述光纤布拉格光栅的反射端口具有带通滤波特性，对通过环形器输入光调制信号的第一上边带进行滤波，将得到光包络信号输出至环形器；所述环形器单向传输光调制信号至布拉格光栅，接收并传输布拉格光栅产生的光包络信号，隔离反向传输的光信号；在此装置中可以自由设定布拉格光栅的中心频率以及带宽，因而所产生的第一上边带光信号中心频率和波形是可控的；

所述光电探测装置用于将光包络信号通过光电转换变为电包络信号；所述光电探测器即利用光电效应将光包络信号转换为相应电包络信号。所述光电探测基于光电效应，在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即将光信号转变成电信号；所述低通滤波器用于滤除电包络信号的高频成份，优化得到的电包络信号；