[发明专利]强度调制器和IQ调制器级联的矢量信号生成系统及方法

权利要求书

1.一种强度调制器和IQ调制器级联的矢量信号生成系统，包括数字信号处理器(1)、外腔激光器(2)和射频信号源(3)，其特征在于：所述外腔激光器(2)的输出端接有强度调制器(4)，所述强度调制器(4)的输出端通过第一光纤放大器(5)接有IQ调制器(6)，所述射频信号源(3)的输出端通过第一射频放大器(7)与强度调制器(4)连接，所述强度调制器(4)的输入端接有第一直流偏置电源(8)和第二直流偏置电源(9)，所述IQ调制器(6)的输入端接有第三直流偏置电源(10)、第四直流偏置电源(11)和第五直流偏置电源(12)，所述数字信号处理器(1)的输出端接有第一数模转换器(13)和第二数模转换器(14)，所述第一数模转换器(13)的输出端通过第二射频放大器(15)与IQ调制器(6)连接，所述第二数模转换器(14)的输出端通过第三射频放大器(16)与IQ调制器(6)连接，所述IQ调制器(6)的输出端接有第二光纤放大器(17)，所述第二光纤放大器(17)的输出端接有第三光纤放大器(18)，所述第三光纤放大器(18)的输出端接有光电混频器(20)，所述光电混频器(20)的输出端接有第四射频放大器(21)，所述第四射频放大器(21)的输出端接有用于将矢量信号发射到自由空间的天线(22)；所述强度调制器(4)为单驱动强度调制器；所述第三光纤放大器(18)和光电混频器(20)之间接有偏振控制器(19)；所述第四射频放大器(21)为D波段放大器；所述光电混频器(20)为单端D波段光电混频器。

2.按照权利要求1所述的强度调制器和IQ调制器级联的矢量信号生成系统，其特征在于：所述第一光纤放大器(5)为保偏掺铒光纤放大器。

3.按照权利要求1所述的强度调制器和IQ调制器级联的矢量信号生成系统，其特征在于：所述第二光纤放大器(17)和第三光纤放大器(18)之间通过单模光纤连接。

4.按照权利要求1所述的强度调制器和IQ调制器级联的矢量信号生成系统，其特征在于：所述天线(22)为卡塞格伦天线。

5.一种利用如权利要求1所述系统进行矢量信号生成的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、所述外腔激光器(2)发出频率为fc的连续相干光，发送至强度调制器(4)，所述强度调制器(4)为单驱动强度调制器；同时，所述第一直流偏置电源(8)和第二直流偏置电源(9)为强度调制器(4)提供直流偏置电压，使强度调制器(4)工作在载波抑制模式；

步骤二、所述射频信号源(3)发出频率为fs的正弦或余弦信号，经高频电缆传输至第一射频放大器(7)，第一射频放大器(7)对射频信号fs进行电压放大，使射频信号fs的电压匹配至强度调制器(4)驱动要求的电压后驱动强度调制器(4)；

步骤三、所述外腔激光器(2)发出的频率为fc的连续相干光在射频信号fs的驱动下，在强度调制器(4)的输出端口，频率为fc的载波被抑制掉，同时在频率点fc的两侧，得到了频率间隔为2fs的两个未携带任何信息的边带光信号；

步骤四、所述第一光纤放大器(5)对频率间隔为2fs的两个边带光信号进行功率放大后，传输至IQ调制器(6)；同时，第三直流偏置电源(10)、第四直流偏置电源(11)和第五直流偏置电源(12)对IQ调制器(6)进行直流偏置，使IQ调制器(6)工作在载波抑制模式；

步骤五、所述数字信号处理器(1)对二进制序列进行数字基带调制，经过低通滤波后，与一个频率为fs1复正弦的信号进行混频，将数字基带信号调制到频率为fs1的复正弦信号的下边带上，再与频率为-fs2的信号进行线性叠加，得到一个射频数字矢量信号，其中，在频率fs1的下边带上调制有矢量信号，在频率-fs2上未调制任何信号，将射频数字矢量信号的实部和虚部进行分离，分离后的实部数字矢量信号通过第一数模转换器(13)进行数模转换，再通过第二射频放大器(15)放大后，传输至IQ调制器(6)；虚部数字矢量信号通过第二数模转换器(14)进行数模转换，再通过第三射频放大器(16)放大后，传输至IQ调制器(6)；

步骤六、所述IQ调制器(6)工作在载波抑制模式，在两路射频模拟矢量信号的调制下，载有频率fs1和-fs2的射频矢量信号被搬移到两个边带光信号上，其中，两个边带光信号被抑制掉，在这两个光学边带的两侧，产生了新的光学边带，在IQ调制器(6)的输出端产生四个光学边带信号，分别为：fc+fs+fs1、fc+fs-fs2、fc-fs+fs1和fc-fs-fs2，其中，fc+fs+fs1和fc-fs+fs1调制有矢量信息；

步骤七、所述IQ调制器(6)输出的四个光学边带信号依次通过第二光纤放大器(17)和第三光纤放大器(18)进行功率放大后，传输至光电混频器(20)，在所述第三光纤放大器(18)和光电混频器(20)之间接有偏振控制器(19)，所述光电混频器(20)为单端D波段光电混频器；

步骤八、所述光电混频器(20)根据光电探测平方律，对四个光学边带信号相互拍频，在光电混频器(20)的输出端产生四个电矢量信号，分别为：2fs、fs1+fs2、2fs-fs2-fs1和2fs+fs1+fs2；

步骤九、所述第四射频放大器(21)对光电混频器(20)输出的四个电矢量信号进行进一步功率放大后，所述第四射频放大器(21)为D波段放大器；通过天线(22)发射到自由空间中，实现太赫兹矢量信号的无线发射。