[发明专利]基于微波光子学的四阶超宽带信号产生装置

说明书

一种基于微波光子学的四阶超宽带信号产生方法及装置，属于微波光子学技术领域。本发明装置由连续波激光器、偏振控制器、任意波形发生器、电放大器1、电放大器2、电放大器3、电放大器4、功分器1、功分器2、功分器3、电延时线、双极化正交相移键控调制器、耦合器、直流稳压源1、直流稳压源2、直流稳压源3、直流稳压源4、直流稳压源5、直流稳压源6、光延时线、平衡光电探测器组成。通过合理设置调制器的工作点和调制指数，使产生的超宽带信号符合美国联邦通信委员会规定的功率谱密度掩模，并且具有较高的功率效率。该装置能够实现两种典型的在通信中使用的调制模式，因此可以作为光载超宽带通信系统的信号源。

技术领域

本发明属于微波光子学技术领域，具体涉及一种基于双极化正交相移键控调制器和延时线滤波器的微波光子学四阶超宽带信号产生方法及装置。

背景技术

随着近距离宽带无线通信对高传输速率和可用射频资源要求的不断提高，超宽带技术以其大带宽、高时域分辨率、抗多径衰落和低功耗等特点备受关注。因此，超宽带技术在许多应用领域都有着应用潜力，例如局域网、广域网、传感系统和导航系统。美国联邦通信委员会对超宽带信号进行了规定：其相对带宽不能低于20％，或者其10dB带宽大于500MHz。此外，将3.1～10.6GHz的频率范围分配为无线室内通信，即所谓的基带超宽带，其功率谱密度被限制在- 41.3dbm/MHz以下，这一限制也被称为超宽带掩模。由于超宽带功率谱密度的限制，超宽带信号在空中的传输距离被限制在几米以内。为了解决这一问题，人们提出了基于微波光子学的光载超宽带技术。在这种情况下，需要在光域中产生超宽带信号，能够克服电学技术的带宽限制，并且省略了冗余的电光转换。在光载超宽带网络中，超宽带信号在中心站产生和调制，然后通过一段长距离光纤传输到基站，在基站中由光电探测器进行光电转换，最后由天线发射到空中进行无线通信。

为了能最大限度的贴合超宽带掩模，即产生高功率效率的超宽带信号，一般有两种方法来实现。第一种是设计能贴合超宽带掩模的波形，但设计出的复杂信号通常用电学器件产生，具有一定的难度，而且产生出的脉冲难以进行调制。第二种方法是对高斯脉冲进行高阶微分，从而生成高阶的超宽带信号。这种方法可以利用光学器件来实现，只需用电学脉冲序列发生器输出编码信号，便可以进行灵活的调制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双极化正交相移键控调制器和延时线滤波器的微波光子学四阶超宽带信号的产生方法及装置。通过合理设置调制器的工作点和调制指数，使产生的超宽带信号符合美国联邦通信委员会规定的功率谱密度掩模，并且具有较高的功率效率。该装置能够实现两种典型的在通信中使用的调制模式，因此可以作为光载超宽带通信系统的信号源。

本发明所述的基于微波光子的四阶超宽带信号发生装置的结构如图1所示，由连续波激光器、偏振控制器、任意波形发生器、电放大器1、电放大器2、电放大器3、电放大器4、功分器1、功分器2、功分器3、电延时线、双极化正交相移键控调制器、耦合器、直流稳压源1、直流稳压源2、直流稳压源3、直流稳压源4、直流稳压源5、直流稳压源6、光延时线、平衡光电探测器组成；双极化正交相移键控调制器是集成在单个芯片上的商用器件，由Y型分光器、正交相移键控调制器1、正交相移键控调制器2、90度偏振旋转器、偏振合束器构成；其中，正交相移键控调制器1由嵌入在母马赫曾德尔调制器1两个臂上的马赫曾德尔调制器1a和马赫曾德尔调制器1b构成，电放大器1、直流稳压源1与马赫曾德尔调制器1a相连接，电放大器2、直流稳压源2与马赫曾德尔调制器1b相连接，直流稳压源3与母马赫曾德尔调制器1相连接；正交相移键控调制器2由嵌入在母马赫曾德尔调制器2两个臂上的马赫曾德尔调制器2a和马赫曾德尔调制器2b构成，电放大器3、直流稳压源4与马赫曾德尔调制器2a相连接，电放大器4、直流稳压源5与马赫曾德尔调制器2b相连接，直流稳压源6与母马赫曾德尔调制器2相连接。