專利名稱：串并聯(lián)調(diào)制光學(xué)倍頻毫米波RoF系統(tǒng)及其QPSK/16QAM調(diào)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖載射頻(RoF，Radio over Fiber)系統(tǒng)及QPSK與16QAM調(diào)制方法。 采用QPSK與16QAM信號(hào)格式的目的是壓縮信號(hào)的占有帶寬。提出一種基于光學(xué)倍頻原理的 RoF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和新的串并聯(lián)光調(diào)制方式，在從光波產(chǎn)生毫米波的同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)將信號(hào)對(duì)光波 的調(diào)制轉(zhuǎn)移為對(duì)毫米波的調(diào)制。
背景技術(shù)：
對(duì)于如何將光QPSK調(diào)制方式應(yīng)用到毫米波RoF系統(tǒng)中，現(xiàn)有技術(shù)是用兩條獨(dú)立光 纖鏈路分別傳輸QPSK信號(hào)的I路和Q路信息。雖然這種方法可以實(shí)現(xiàn)16-QAM或更高進(jìn)制 的PSK調(diào)制，但是兩條光纖鏈路需要兩套獨(dú)立的電光調(diào)制設(shè)備，從系統(tǒng)成本和復(fù)雜度的角 度看這種方法不好，而且不同光路的光波時(shí)延差造成的光相位干涉噪聲會(huì)對(duì)調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生 干擾。所以需要發(fā)明一種利用一條光纖鏈路產(chǎn)生QPSK和16QAM調(diào)制的毫米波信號(hào)，且調(diào)制 信號(hào)不受光相位干涉噪聲干擾的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷提供一種串并聯(lián)調(diào)制光學(xué)倍頻毫米 波RoF系統(tǒng)及其QPSK/16QAM調(diào)試方法，它在產(chǎn)生所需毫米波的同時(shí)能實(shí)現(xiàn)光波的QPSK和 16QAM調(diào)制到毫米波的轉(zhuǎn)移，并且調(diào)制信號(hào)不受光源相位干涉噪聲的影響。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，方法易于實(shí)現(xiàn)，性能穩(wěn)定，成本較低，適用于RoF系統(tǒng)實(shí)用產(chǎn)品的開發(fā)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種串并聯(lián)調(diào)制光學(xué)倍頻毫米波RoF系統(tǒng)，包括中心站、基站和下行光纖鏈路，中 心站和基站通過下行光纖鏈路互連。所述的中心站的構(gòu)成一個(gè)激光器通過保偏尾纖與一 個(gè)雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制器的輸入端相連，在所述雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制器的 一條臂上的RF電極輸入由一個(gè)第一微波信號(hào)源產(chǎn)生的余弦微波信號(hào)，偏壓電極接地 ’另一 條臂上的RF電極輸入由所述第一微波信號(hào)源產(chǎn)生，再經(jīng)倒相的余弦微波信號(hào)，偏壓電極接 地。該Mach-Zehnder光調(diào)制器用來對(duì)光源輸出的光波調(diào)相，形成毫米波生成的光譜基礎(chǔ)。 所述雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制器的輸出端再通過保偏尾纖與一個(gè)IQ光調(diào)制器的輸入端 相連。所述IQ光調(diào)制器是兩個(gè)雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制器的并聯(lián)集成，在其中一個(gè)調(diào) 制器的一條臂上的RF電極輸入由另一個(gè)第二微波信號(hào)源輸出的余弦中頻信號(hào)，在另一個(gè) 雙電極光調(diào)制器的一條臂上的RF電極輸入由所述另一個(gè)第二微波信號(hào)源產(chǎn)生，并經(jīng)η/2 移相的正弦中頻信號(hào)。I、Q兩路基帶信號(hào)分別輸入到所述IQ光調(diào)制器中未加中頻信號(hào)的 另兩個(gè)RF電極上。所述IQ光調(diào)制器中兩個(gè)雙電極光調(diào)制器的直流電極均接地，在第三個(gè) 合路直流電極則加0. 5νπ偏置電壓。所述IQ光調(diào)制器的輸出端與一個(gè)摻鉺光纖放大器的 輸入端相連，所述的摻鉺光纖放大器的輸出端通過下行鏈路光纖連接到所述基站的光探測(cè) 器的光輸入端。所述基站的構(gòu)成如下所述的光探測(cè)器的電輸出端與一個(gè)前置低噪聲放大
3器的輸入端相連，所述的前置低噪聲放大器的輸出端與第一第二兩個(gè)帶通濾波器的輸入端 相連。所述的一個(gè)第二帶通濾波器的輸出端與一個(gè)第一毫米波放大器的輸入端連接，所述 的第一毫米波放大器的輸出端與一個(gè)毫米波雙工器的發(fā)送端口相連，所述毫米波雙工器的 公共端口再與一個(gè)毫米波天線相連，通過它發(fā)送和接收已調(diào)毫米波信號(hào)。所述的毫米波雙 工器的接收端口與一個(gè)混頻器的射頻端連接。所述的另一個(gè)帶通濾波器與另一個(gè)第二毫米 波放大器的輸入端連接，所述的另一個(gè)第二毫米波放大器的輸出端與所述混頻器的本振端 相連，所述混頻器的中頻輸出是上行已調(diào)中頻信號(hào)。一種串并聯(lián)調(diào)制光學(xué)倍頻毫米波RoF系統(tǒng)QPSK/16QAM調(diào)制方法，采用上述系統(tǒng)進(jìn) 行操作，其特征在于用一個(gè)雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制器產(chǎn)生光波的高次邊模；用一個(gè) IQ光調(diào)制器完成基帶數(shù)字信號(hào)對(duì)光波的QPSK或16QAM調(diào)制；用一個(gè)光探測(cè)器實(shí)現(xiàn)已調(diào)光 波模式到已調(diào)毫米波的轉(zhuǎn)換。具體方法是在一個(gè)雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制器的兩個(gè) RF電極分別輸入兩個(gè)反向的余弦微波信號(hào)，通過對(duì)輸入光波的大指數(shù)調(diào)相形成一系列光波 邊模，頻率間隔為該驅(qū)動(dòng)微波的頻率，這是實(shí)現(xiàn)光學(xué)倍頻毫米波生成的基礎(chǔ)。在一個(gè)IQ光 調(diào)制器的四個(gè)RF電極分別輸入余弦中頻信號(hào)、同頻的正弦中頻信號(hào)及I、Q兩路基帶數(shù)字信 號(hào)，并在三個(gè)直流電極上加適當(dāng)?shù)钠珘海瓿蓪?duì)各個(gè)光波模式的相位鍵控和中頻調(diào)制。已調(diào) 的光波模式在基站的光探測(cè)器中發(fā)生差拍，就產(chǎn)生受基帶信號(hào)QPSK或16QAM調(diào)制的微波諧 波的中頻邊帶。加入中頻的目的是為了形成毫米波的中頻邊帶，區(qū)分出毫米波發(fā)送和接收 通道，并為上行光路提供已調(diào)中頻信號(hào)。為了克服光波偏振態(tài)的影響雙電極Mach-Zehnder 光調(diào)制器和IQ光調(diào)制器的輸入、輸出尾纖都采用保偏光纖。雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制 器的兩條支臂長(zhǎng)度相等，IQ光調(diào)制器的四條支臂長(zhǎng)度也相等，于是就避免了光支路時(shí)延差 引起的光波相位干涉噪聲的干擾。這樣，在基站的光探測(cè)器中產(chǎn)生毫米波的同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)了 基帶信號(hào)對(duì)毫米波的中頻邊頻分量的QPSK或16QAM調(diào)制。以下對(duì)本發(fā)明的原理作進(jìn)一步的說明如

圖1所示，在中心站中，激光器通過保偏 尾纖與一個(gè)雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制器的輸入端相連；在雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制 器的一條臂上的RF電極加由第一微波信號(hào)源輸出的余弦微波信號(hào)，偏壓電極接地；另一條 臂上的RF電極加由第一微波信號(hào)源產(chǎn)生再經(jīng)一個(gè)π移相器移相的余弦微波信號(hào)，偏壓電 極接地。雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制器的輸出端連接一個(gè)IQ光調(diào)制器的輸入端。在其中 一路光調(diào)制器的一條臂上的RF電極加由第二微波信號(hào)源輸出的余弦中頻信號(hào)，在另一路 光調(diào)制器的一條臂上的RF電極加由第二微波信號(hào)源產(chǎn)生的再經(jīng)一個(gè)η /2移相器移相的正 弦中頻信號(hào)。I路基帶信號(hào)與Q路基帶信號(hào)分別加到IQ光調(diào)制器中未加中頻信號(hào)的另兩個(gè) RF電極上。IQ光調(diào)制器的兩路直流電極和接地，而在其合路直流電極加^/2偏壓。IQ光 調(diào)制器的輸出端與一個(gè)摻鉺光纖放大器的輸入端連接，摻鉺光纖放大器的輸出端連接下行 鏈路光纖。在基站，下行鏈路光纖連接一個(gè)光探測(cè)器的光輸入端。光探測(cè)器的電輸出端與 一個(gè)前置低噪聲放大器的輸入端相連，前置低噪聲放大器的輸出端與一個(gè)第一帶通濾波器 的輸入端和另一個(gè)第二帶通濾波器的輸入端相連。第二帶通濾波器的輸出端與一個(gè)第一毫 米波放大器的輸入端相連，第一毫米波放大器的輸出端與一個(gè)毫米波雙工器的發(fā)射端口相 連，毫米波雙工器的公共端口與一個(gè)毫米波天線相連。毫米波雙工器的接收端與一個(gè)低噪 聲放大器的輸入端相連，低噪聲放大器的輸入端與一個(gè)混頻器的射頻端相連。帶通濾波器 的輸出端與一個(gè)第二毫米波放大器的輸入端相連，第二毫米波放大器的輸出端與混頻器的本振端相連。混頻器的中頻端輸出上行已調(diào)中頻信號(hào)。
對(duì)圖1中串并聯(lián)光調(diào)制器組合的工作原理用圖2做具體解釋t IQ光調(diào)制器的調(diào)制特性當(dāng)Vb3 = -N J2時(shí)為
權(quán)利要求
一種串并聯(lián)調(diào)制光學(xué)倍頻毫米波RoF系統(tǒng)，包括中心站(1)、基站(2)和下行鏈路光纖(3)，中心站(1)和基站(2)通過下行鏈路光纖(3)連接，其特征在于所述的中心站(1)的結(jié)構(gòu)一個(gè)激光器(1 1)通過保偏尾纖與一個(gè)雙電極Mach Zehnder光調(diào)制器(1 4)的輸入端相連；在該雙電極Mach Zehnder光調(diào)制器(1 4)的一條臂上的RF電極加由一個(gè)第一微波信號(hào)源(1 3)輸出的余弦微波信號(hào)，偏壓電極接地；另一條臂上的RF電極加由所述第一微波信號(hào)源(1 3)產(chǎn)生再經(jīng)一個(gè)π移相器(1 2)移相的余弦微波信號(hào)，偏壓電極接地；所述雙電極Mach Zehnder光調(diào)制器(1 4)的輸出端通過保偏尾纖連接一個(gè)IQ光調(diào)制器(1 5)的輸入端；在該IQ光調(diào)制器(1 5)中一路光調(diào)制器的一條臂上的RF電極加由一個(gè)第二微波信號(hào)源(1 6)輸出的余弦中頻信號(hào)，在另一路光調(diào)制器的一條臂上的RF電極加由所述第二微波信號(hào)源(1 6)產(chǎn)生的再經(jīng)一個(gè)π/2移相器(1 11)移相的正弦中頻信號(hào)；I路基帶信號(hào)(1 8)與Q路基帶信號(hào)(1 9)分別加到IQ光調(diào)制器(1 5)中未加中頻信號(hào)的另兩個(gè)RF電極上；IQ光調(diào)制器(1 5)的兩路直流電極(1 7)、(1 10)接地，而在其合路直流電極(1 12)加Vπ/2偏壓；所述IQ光調(diào)制器(1 5)的輸出端與一個(gè)摻鉺光纖放大器(1 13)的輸入端連接；所述摻鉺光纖放大器(1 13)的輸出端連接所述下行鏈路光纖(3)；所述的基站2的結(jié)構(gòu)所述下行鏈路光纖(3)連接一個(gè)光探測(cè)器(2 1)的光輸入端，該光探測(cè)器(2 1)的電輸出端與一個(gè)前置低噪聲放大器(2 2)的輸入端相連，該前置低噪聲放大器(2 2)的輸出端與一個(gè)第一帶通濾波器(2 3)的輸入端和一個(gè)第二帶通濾波器(2 4)的輸入端相連，該第二帶通濾波器(2 4)的輸出端與一個(gè)第一毫米波放大器(2 5)的輸入端相連，該第一毫米波放大器(2 5)的輸出端與一個(gè)毫米波雙工器(2 6)的發(fā)射端口相連，該毫米波雙工器(2 6)的公共端口與一個(gè)毫米波天線(2 7)相連；所述毫米波雙工器(2 6)的接收端與一個(gè)低噪聲放大器(2 8)的輸入端相連，該低噪聲放大器(2 8)的輸入端與一個(gè)混頻器(2 10)的射頻端相連，所述第一帶通濾波器(2 3)的輸出端與一個(gè)第二毫米波放大器(2 9)的輸入端相連，該第二毫米波放大器(2 9)的輸出端與所述混頻器(2 10)的本振端相連，該混頻器(2 10)的中頻端輸出上行已調(diào)中頻信號(hào)。
2.一種串并聯(lián)調(diào)制光學(xué)倍頻毫米波RoF系統(tǒng)QPSK/16QAM調(diào)制方法，采用權(quán)利要 求1所述的串聯(lián)調(diào)制光學(xué)倍頻毫米波RoF系統(tǒng)進(jìn)行操作，其特征在于在一個(gè)雙電極 Mach-Zehnder光調(diào)制器(1_4)的兩個(gè)RF電極分別輸入余弦和倒相的余弦微波信號(hào)，直流電 極偏壓電極接地，對(duì)光源輸入光波進(jìn)行大指數(shù)的相位調(diào)制，在該光調(diào)制器(1-4)的輸出口 就產(chǎn)生圍繞中心波長(zhǎng)的一系列光波高次邊模，相鄰模式的頻差等于驅(qū)動(dòng)微波頻率；在IQ光 調(diào)制器(1-5)的四個(gè)RF電極分別輸入I、Q支路的隨機(jī)基帶數(shù)字信號(hào)和兩個(gè)相位正交的中 頻信號(hào)，把兩個(gè)直流電極(1-7、1-10)接地，同時(shí)在合路處的直流電極(1-12)加偏壓，以引 入η/2相移，這樣來完成對(duì)光波模式的QPSK或16QAM調(diào)制和中頻調(diào)制；在基站(2)光探測(cè) 器(2-1)的光電轉(zhuǎn)換過程中，所有已調(diào)的光波模式發(fā)生差拍，于是生成了微波的偶次諧波， 及圍繞偶次諧波的被QPSK或16QAM調(diào)制的中頻邊頻分量，通過恰當(dāng)?shù)臑V波和放大，就獲得 供天線發(fā)射的QPSK或16QAM調(diào)制的毫米波信號(hào)，同時(shí)獲得供接收混頻器使用的純凈的毫米 波本振信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種串并聯(lián)調(diào)制光學(xué)倍頻毫米波RoF系統(tǒng)及其QPSK/16QAM調(diào)制方式法。本系統(tǒng)包括中心站和基站及其光纖連接。中心站由一個(gè)單縱模激光器、一個(gè)雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制器、一個(gè)IQ光調(diào)制器、兩個(gè)微波信號(hào)源、一個(gè)π移相器、一個(gè)π/2移相器和一個(gè)摻鉺光纖放大器構(gòu)成；基站由一個(gè)光探測(cè)器、一個(gè)前置低噪聲放大器、兩個(gè)毫米波帶通濾波器、兩個(gè)毫米波放大器、一個(gè)毫米波雙工器和一個(gè)毫米波天線構(gòu)成。本方法采用了一個(gè)雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制器與一個(gè)IQ光調(diào)制器的級(jí)聯(lián)。兩種光調(diào)制器集成的平衡光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)避免了支臂光時(shí)延差造成的光源相位干涉噪聲對(duì)調(diào)制信號(hào)的影響。
文檔編號(hào)H04L27/20GK101964683SQ20101029110
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者葉家駿, 李迎春, 林如儉, 蔡尤美, 鄒是桓, 魏林 申請(qǐng)人:上海大學(xué)