[发明专利]基于里德堡原子混频器的无线数字通信系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于里德堡原子混频器的无线数字通信系统及方法，包括：铯泡、激光器、微波源、数字信号发生器、数字信号调制器、功分器、光电探测器和数字信号解调器；铯泡提供室温饱和蒸气压下的铯原子气体；激光器将铯原子气体制备到里德堡态，并产生EIT效应；数字信号发生器产生数字信号；微波源产生两个不同频率的微波；数字信号调制器将数字信号调制至其中一个微波；功分器对已调制的微波和另一微波进行时域上的相加运算，从而实现对另一微波的二级调制；铯泡接收二级调制的微波，发生铯原子气体的里德堡态EIT‑AT分裂过程，将二级调制微波转化为已调制光波；光电探测器接收已调制光波；数字信号解调器从已调制光波中恢复数字信号。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种基于里德堡原子混频器的无线数字通信系统及方法。

背景技术

目前，无线数字通信已经广泛应用到生产生活实践中。无线数字通信具有抗干扰能力强、差错可控、易于加密等优点。

发明人在研究中发现，传统技术的缺陷在于：现有无线数字通信系统都需要复杂的电路连接和滤波放大等处理，从而热噪声较大。并且在现有技术中，由于电路结构、材质性质、工作环境等因素的制约，对电磁信号的识别精度比较低，对信号识别和响应的范围也比较小。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种基于里德堡原子混频器的无线数字通信系统及方法，能够精简系统结构、避免热噪声的影响、提高信号识别灵敏度、提高带宽，并且易于实用化。

一种基于里德堡原子混频器的无线数字通信系统，包括：铯泡、激光器、微波源、数字信号发生器、数字信号调制器、功分器、光电探测器和数字信号解调器；

所述铯泡，提供室温饱和蒸气压下的铯原子气体；

所述激光器，提供探测光和耦合光，将铯原子气体制备到里德堡态，并产生EIT效应；

所述数字信号发生器，产生数字信号；

所述微波源，产生两个不同频率的微波；所述数字信号调制器将数字信号调制至其中一个微波；所述功分器，对已调制微波和另一微波进行时域上的相加运算，从而实现对另一微波的二级调制；

所述铯泡，接收二级调制的微波，发生铯原子气体的里德堡态EIT-AT分裂过程，将二级调制微波转化为已调制光波；

所述光电探测器，接收已调制光波；

所述数字信号解调器，从已调制光波中恢复数字信号，从而实现无线数字通信。

所述系统还包括喇叭，所述喇叭将二级调制微波发射至所述铯泡内。

所述微波源产生的两个不同频率的微波MW₁和MW₂，用于二级调制的微波 MW₂的电场强度大于直接用于数字信号调制的微波场MW₁，且两个微波场的频率差小于任一微波场的频率。

所述数字信号调制器通过数字调制将数字信号调制到一个微波上，所述数字调制包括PSK调制和QAM调制，利用微波的幅度和相位进行数字信号的传输。

所述数字信号调制器由串/并变换电路、乘法电路和相加电路构成，通过串/ 并变换电路把输入的数字信号变成并行的I路信号和Q路信号，利用乘法电路将I路信号和Q路信号分别调制至正弦模式和余弦模式的微波，相加电路对两路已调制微波进行叠加即获得被数字信号调制的微波。

所述功分器包括加法电路，实现微波MW₁和MW₂在时域上的叠加运算。

所述数字信号解调器包括锁相放大器和采样判决电路，利用锁相放大器恢复IQ信号波形，然后通过采样判决电路实现IQ数据与数字信号的对应，完成数字信号的恢复。