[发明专利]产生四倍频光载毫米波BPSK矢量信号的装置及方法

说明书

本发明公开了一种产生四倍频光载毫米波BPSK矢量信号的装置及方法，该装置包括：激光器LD、RF射频信号发生器、电相位调制器、移相器、电增益器、集成调制器、单模光纤和光电探测器。方法：激光器LD发出的光波经过集成调制器被携带数据的射频信号调制；集成调制器上下两臂输出的两路信号相加会生成4k‑1阶边带，经过光纤传输后正3阶边带和负1阶边带在光电探测器PD拍频产生四倍频毫米波信号；数据信号通过电相位调制器PM对RF射频信号发生器产生的射频信号进行相位调制，被数据相位调制的射频信号和经增益的数据信号相加后驱动两个子调制器。本发明可以降低对射频器件和MZM调制器带宽要求，具有可调谐性且系统稳定容易实现。

技术领域

本发明涉及光电信号处理方法领域，特别是涉及一种产生四倍频光载毫米波BPSK矢量信号的装置及方法。

背景技术

随着信息社会的快速发展，用户对无线通信接入的带宽和速率提出了更高的要求。毫米波通信因其高带宽和高速率成为宽带无线通信的有力竞争者。60GHz频率波段将成为无线局域网的首选频段。光纤无线通信RoF技术结合了光纤通信的带宽大和无线通信接入灵活等优点，能提高毫米波通信的传输距离。然而，受限于铌酸锂马赫-曾德尔调制器（MZM）较低的频率响应，直接将毫米波信号调制到光频上存在困难，同时高频射频器件的成本较高，这些都需要采用倍频技术产生高频光载毫米波。普通倍频方案产生的光载毫米波的两个边带上都携带有数据信号，接收端光电探测时会产生相位失真，因而只适用于ASK幅移键控等强度信号的调制，而不能产生特别适合无线通信的PSK相移键控等矢量信号。因此如何产生高频光载毫米波PSK矢量信号就成为了实现高效光纤无线通信RoF的关键问题。

四倍频毫米波产生方案可以生成60GHz及以上频率的高频毫米波信号，并且能降低对MZM调制器带宽和射频器件的频率响应的要求。已经报道的产生四倍频光载毫米波矢量信号的方法有集成调制器法[Optics Communications, 2012, 285:5429-5432]、预编码+马赫曾德尔调制器法[IEEE Photonic Technology Letters, 2015, 27(23):2449-2452]、光滤波器+马赫曾德尔调制器法[中国激光, 2018, 45(10):1006005-1-7]。

然而，上述产生四倍频光载毫米波矢量信号的方法存在一些不足。采用集成调制器法需要采用特定的调制指数才能产生所需的光载毫米波矢量信号，从而限制了该方案的灵活性和可调谐性。预编码+马赫曾德尔调制器方案中的预先编码大大增加了调制器驱动电路的复杂度并降低了系统的稳定性。光滤波器+马赫曾德尔调制器法需要使用额外的光滤波器抑制不需要的光边带，这样又会妨碍其在波分复用WDM-RoF系统和上变频系统中的应用，也增加了系统的复杂程度并限制了其在整个毫米波段的可调谐性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种产生四倍频光载毫米波BPSK矢量信号的装置及方法，可以降低对射频器件和MZM调制器带宽的要求，无需将MZM调制指数设置为特定值，也无需光滤波器就能产生高频光载毫米波矢量信号，该方法具有可调谐性且系统稳定容易实现，还能应用于WDM-RoF波分复用光纤无线通信系统和上变频系统，产生的四倍频光载毫米波经单模光纤传输时，会消除光纤色散引起的功率衰落和码元走离效应。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种产生四倍频光载毫米波BPSK矢量信号的装置，包括：激光器LD、RF射频信号发生器、电相位调制器、移相器、电增益器、集成调制器、单模光纤和光电探测器，激光器LD、集成调制器和单模光纤和光电探测器用光纤连接，RF射频信号发生器、电相位调制器、移相器和电增益器电性连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述集成调制器由主调制器和两个子调制器构成，主调制器为调制器MZMc，两个子调制器分别为调制器MZMa和调制器MZMb ，调制器MZMa和调制器MZMb嵌在调制器MZMc的两臂上。