專利名稱：用于功率均衡和相位校正的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于兩個信號的功率均衡和相位校正的裝置。特別但非排它地，本發(fā)明涉及一種用于驅動提供直接強度調制(IM)的雙驅動馬赫-曾德爾調制器(MZM)的不完全差分信號的功率均衡和差分相位恢復的裝置。
背景技術：
相移鍵控法(PSK)是通過改變(即調制)載波信號的相位來傳遞數(shù)據(jù)的數(shù)字調制技術。實質上，是通過將一組離散的載波信號相位與特定的位模式(通稱符號)關聯(lián)來對二進位數(shù)(比特)進行編碼。在差分相移鍵控法(DPSK)中，用于確定位模式的是信號連續(xù)相位上的變化，而非信號在某一時間點上的實際相位。二進制相移鍵控法(BPSK)利用兩個間隔180°的相位。然而，這項技術只允許每I個符號編碼I個比特(即每個完整波長上總計提供2個比特)，因此它不適合高數(shù)據(jù)率的 應用。正交相移鍵控法(QPSK)使用四個離散相位，且通過同相波(指示4個離散比特一每1/4個波長有I比特一代表各符號上的首個比特)與正交相位波的組合，每I個符號可被用于編碼2比特，其中，所述正交相位波關于同相波具有1/4波長的相移(該正交相位波指示另4個離散的比特，代表各符號上的第二個比特)。因此，與BPSK相比，QPSK可被用于顯著提高數(shù)據(jù)率。BPSK和QPSK均可利用差分PSK來實現(xiàn)，從而分別形成差分BPSK (DBPSK)和差分 QPSK (DQPSK)0由于能夠提高頻譜效率、提供更高的接收器敏感度及更好的色散和非線性效應容忍度，先進的調制格式在光學通訊中日益重要起來。具體而言，歸零(RZ)DQPSK已顯示能夠提供相當高的系統(tǒng)性能結果。圖I示意性示出了 RZ-DQPSK發(fā)射器100的實例。該發(fā)射器包括源101 (例如激光二極管)、DQPSK調制器102和由時鐘脈沖源110驅動的脈沖成型器103。DQPSK調制器102包括輸入分配器104和輸出耦合器107，其中分配器104向并聯(lián)設置的兩個相位調制器105、106饋送信號。相位調制器105、106可以通過兩個嵌套的馬赫-曾德爾調制器(MZM)來提供。DQPSK調制器102的一個臂上還設有另外的正交相位調制器108。源101產生光學載波，其經由分配器104分割，被均勻分配到兩個相位調制器105、106上。預編碼器109生成兩個二進制驅動信號，各相位調制器105、106分別由上述驅動信號中的一個驅動。預編碼器109將待編碼的數(shù)據(jù)流轉換成相關的同相(I)和正交(Q)相位驅動信號，所述兩個相位調制器中的一個由I驅動信號驅動，另一個由Q驅動信號驅動。正交相位調制器108則在兩個光學信號之間引入n/2 (90° )的相移，這使得它們彼此正交(即，使得它們形成獨立的I和Q分量)。這兩個光學信號然后在輸出耦合器107中進行組合，形成非歸零(NRZ)DQPSK信號的四個相移符號(B卩3i/4、33i/4、53i/4和7JI/4)中的一個。脈沖成型器103則被用于通過從NRZ-DQPSK信號中分離出脈沖來形成RZ-DQPSK信號。脈沖成型器103也可設在DQPSK調制器前面。典型地，先進的RZ調制要求借助由提供正弦電時鐘信號的時鐘脈沖源驅動的MZM來實現(xiàn)脈沖成型器。例如，利用峰一峰值為νπ、頻率與符號率/數(shù)據(jù)率(即，波特率時鐘)對應且相位偏移-η/2弧度(-90° )的正弦時鐘信號可以生成占空比為50%的RZ。對于雙驅動MZM脈沖成型器而言，重要的是驅動兩個臂的兩個電壓具有相同的功率和相反的相位。然而，傳輸結構(即，RF電纜、連接器和PCB的走線)、放大器、以及驅動電壓源的不完全特性導致在兩個驅動電壓之間形成功率失衡和歪斜(skew)(即驅動波形的暫時不重合)。為減少這些問題，發(fā)射器電路常常在MZM脈沖成型器的各個臂上使用差分放大器或放大器。然而，在電路中加入這種主動設備費用較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在提供一種能夠克服或至少減輕上述問題的、用于兩個信號的功率均衡和相位校正的裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于對兩個信號實施功率均衡和相位校正的裝置。該裝置包括第一混合耦合器和第二混合耦合器，所述第一耦合器被構造用作功率合 成器，第二耦合器被構造用作功率分配器。該裝置被構造成將第一混合耦合器的輸出作為輸入信號提供給第二混合稱合器。第一混合耦合器可以被構造成對兩個信號求和，并且將兩個信號之和輸出給第二混合耦合器。第一混合耦合器可以被構造成對相位相差180°的兩個信號求和。第二混合耦合器可以被構造成將信號分割成功率相等的兩個輸出信號。第二混合耦合器可以被構造成將信號分割成相位相差180°的兩個信號。第一混合耦合器和第二混合耦合器中的一個或兩個可以是180°混合耦合器。第一混合耦合器和第二混合耦合器中的一個或兩個可以是環(huán)形耦合器。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于對兩個信號實施功率均衡和相位校正的方法。該方法包括將兩個信號作為輸入信號提供給被構造用作功率合成器的第一混合耦合器，以及將第一混合耦合器的輸出提供給被構造用作功率分配器的第二環(huán)形耦合器。第一混合耦合器可以對兩個信號進行求和，并且將兩個信號之和輸出給第二混合耦合器。第一混合耦合器可以對相位相差180°的兩個信號求和。第二混合耦合器可以將第一混合耦合器的輸出信號分割，并且輸出功率相等的兩個信號。第二混合耦合器可以將第一混合耦合器的輸出信號分割成相位相差180°的兩個信號。第一混合耦合器和第二混合耦合器中的一個或兩個可以是180°混合耦合器。第一混合耦合器和第二混合耦合器中的一個或兩個可以是環(huán)形耦合器。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種脈沖成型器，其包括雙驅動馬赫-曾德爾調制器(MZM)和根據(jù)本發(fā)明第一方面的裝置，該裝置被構造成提供兩個用于驅動MZM的信號。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種操作脈沖成型器的方法。該方法包括根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法實施兩個信號的功率均衡和相位校正，以及利用這兩個信號驅動雙驅動馬赫-曾德爾調制器(MZM)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于生成歸零(RZ)數(shù)據(jù)信號的發(fā)射器。該發(fā)射器包括用于生成載波信號的源、用于通過將數(shù)據(jù)編碼到載波信號上來生成數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)調制器、以及根據(jù)本發(fā)明第三方面的對載波信號或數(shù)據(jù)信號進行RZ調制的脈沖成型器。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種生成歸零(RZ)數(shù)據(jù)信號的方法。該方法包括通過對載波信號進行調制以將數(shù)據(jù)編碼到載波信號上來生成數(shù)據(jù)信號、以及利用根據(jù)本發(fā)明第四方面的方法操作的脈沖成型器對載波信號或數(shù)據(jù)信號進行RZ調制。


現(xiàn)在將參見附圖詳細描述本發(fā)明的一些實施例，其中圖I示意性示出了歸零差分正交相移鍵控發(fā)射器的實例；圖2示意性示出了混合環(huán)形耦合器的實例；圖3A示出了被構造用作180°功率分配器的環(huán)形耦合器的實例；圖3B示出了被構造用作同相功率分配器的環(huán)形耦合器的實例；
圖3C示出了被構造用作180°功率合成器的環(huán)形耦合器的實例； 圖3D示出了被構造用作同相功率分配器的環(huán)形耦合器的實例；圖4示出了用于對兩個信號實施功率均衡及相位校正的裝置；以及圖5為流程圖，其示出了對用于驅動用作脈沖成型器的雙驅動MZM的兩個信號實施功率均衡及相位校正的過程。
具體實施例方式此處已認識到，兩個混合耦合器的組合能夠提供用于對兩個信號實施功率均衡及歪斜校正的裝置?；旌像詈掀鳛槟軌驅崿F(xiàn)功率合成和/或功率等分(3dB)分割的四端口定向耦合器，它們形成兩種類型，90° (度)或正交混合器，以及180°混合器。施加到90°混合耦合器的任一輸入端上的信號將形成幅度相等、相位相差90° (即間隔1/4周期)的兩個信號。90°混合稱合器也可以被用于對兩個輸入信號求和。180°混合耦合器可以被用于將輸入信號分割成幅度相等、相位相同的兩個輸出信號，或者將輸入信號分割成幅度相等、相位相差180°的兩個輸出信號，這取決于將哪個端口用作輸入端口。180°混合I禹合器也可以被用于同時輸出兩個輸入信號的和及差。180°混合環(huán)型(ring)或環(huán)形(rat-race) f禹合器為四端口定向f禹合器,其能夠被用于對兩個同相信號求和、對相位偏移31弧度(180° )的兩個信號求和、將輸入信號均勻分割成之間不存在相差的兩個輸出信號、或者將輸入信號均勻分割成之間存在η弧度(180° )相差的兩個輸出信號。圖2示意性示出了一種環(huán)形耦合器。該環(huán)形耦合器包括周長為11/2波長(λ )的中心導體環(huán)200、以及圍繞環(huán)的上半周按照λ/4間隔分布的4個臂/端口 201、202、203、204。環(huán)的下半周為3 λ /4長。任一端口上的入射信號在端口和環(huán)的結合處被分割成兩個相同的分量，其中一個分量沿順時針方向圍繞環(huán)行進，另一個分量沿逆時針方向圍繞環(huán)行進。如果只提供單個輸入，則各個分量將圍繞環(huán)行進至最近的下一個端口，這些信號將在該端口處被輸出。照此，該輸入端口附近的端口均將提供功率相等的輸出信號。然而，根據(jù)輸入端口的不同，這些信號將具有相同相位或相位相差η弧度(180° )。在剩余的遠處端口處，這兩個分量將形成η弧度(180° )的相差，從而形成相消干涉，使得在該遠處端口中無輸出。該遠處端口因此被稱作被隔離。在這種構造中，該環(huán)形耦合器因此被用作功率分配器。
如果將兩個輸入信號提供到環(huán)形耦合器的交替端口上，則這些輸入信號中的每一個將被分割成沿不同方向圍繞環(huán)行進的兩個相同分量。在一個中間端口處，第一個輸入信號的順時針分量將遭遇第二個輸入信號的逆時針分量。在另一中間端口處，第一個輸入信號的逆時針分量將遭遇第二個輸入信號的順時針分量。在一個中間端口處，這些分量將具有相同相位，因而將形成相長干涉，因此在該端口處將輸出這兩個輸入信號的和。在另一中間端口處，這些分量將為異相，因而將形成相消干涉，使得在該端口處無輸出(即，該端口被隔離)。哪個端口被隔離以及哪個端口輸出和值取決于兩個輸入信號為同相，還是相差π弧度(180° )。圖3Α — 3D示出了環(huán)形耦合器的四種可能的端口構造及所形成的輸出。圖4示出了用于兩個信號的功率均衡及相位校正的裝置400，其包括兩個混合環(huán)環(huán)形耦合器401、402。第一環(huán)形耦合器401被構造用作對兩個輸入信號求和的功率合成器。第一環(huán)形耦合器還被構造成將它的輸出提供為第二環(huán)形耦合器402的輸入。第二環(huán)形耦合器402被構造用作功率分配器，將輸入信號分割成功率相等、相位相差π弧度(180° )的兩個輸出信號。如圖4中所示，兩個驅動信號中的第一個(Vin-)作為輸入信號被提供給圍繞第一環(huán)形耦合器401的半周分布的端口中的第一端口 403。第二端口 404經由50歐姆電阻接地。兩個驅動信號中的第二個(Vin+)作為輸入信號被提供給第三端口 405。最后的第四端口 406與第二環(huán)形耦合器402的輸入端口耦合。第一環(huán)形耦合器因此被構造成對第一端口403和第三端口 405上的輸入信號求和，并且該和值成為第四端口 406上的輸出(Vwtl)。第三端口 404處于隔離狀態(tài)。第一環(huán)形稱合器的輸出(Vratl)作為輸入信號被提供給圍繞第二環(huán)形稱合器402的半周分布的端口中的第一端口 407。第二端口 408提供第一輸出信號(Vwt+)。第三端口 409經由50歐姆電阻接地。最后的第四端口 410提供第二輸出信號(ν_-)。第二環(huán)形耦合器被構造成均勻分割第一端口 407上從第一環(huán)形耦合器接收到的輸入信號(Vtjutl),其中所分割的信號中的每一個分別被輸出在第二端口 408和第四端口 410上。第三端口 409處于隔離狀態(tài)?！た紤]提供有功率相等且相位相反的兩個信號(即完全差分信號)時雙環(huán)形結構的操作，這些信號可通過以下方程來表示Vin+ = V1Sin (ω + Θ )方程 IVin- = V2Sin (ω t+ Θ 2)方程 2其中，V為信號的幅度，ω為角頻率，Θ為相位，因此V1 = ^ = ￥且Q1-Q2 =180°。當這兩個信號作為第一環(huán)形耦合器401的輸入信號被提供到第一端口 403和第三端口 405上時，第一環(huán)形耦合器401將這兩個信號的和值輸出到第四端口 406上Voutl = (Vin+)+ (Vin-) = 2Vsin (ω )方程 3該輸出信號然后作為第二環(huán)形稱合器402的輸入信號被提供到第一端口 407上。第二環(huán)形耦合器402對該信號進行3dB分割，形成幅度相等且相位相反的兩個信號，因此，第二端口 408和第四端口 410上的輸出信號通過以下方程給出
2J/Vout + = ^jSi η {ω! + 90。)方程 權利要求
1.一種用于對兩個信號實施功率均衡和相位校正的裝置，該裝置包括 被構造用作功率合成器的第一混合耦合器；以及 被構造用作功率分配器的第二混合耦合器； 其中，該裝置被構造成將所述第一混合耦合器的輸出作為所述第二混合耦合器的輸入。
2.如權利要求I所述的裝置，其中，所述第一混合耦合器被構造成對所述兩個信號求和，并且將兩個信號之和輸出給所述第二混合耦合器。
3.如前述任何一項權利要求所述的裝置，其中，所述第二混合耦合器被構造成將輸入信號分割成功率相等的兩個輸出信號。
4.如前述任何一項權利要求所述的裝置，其中，所述第一混合耦合器被構造成對相位相差180°的兩個輸入信號求和。
5.如前述任何一項權利要求所述的裝置，其中，所述第二混合耦合器被構造成將輸入信號分割成相位相差180°的兩個信號。
6.如前述任何一項權利要求所述的裝置，其中，所述第一混合耦合器和所述第二混合耦合器中的一個或兩個是180°混合耦合器。
7.如前述任何一項權利要求所述的裝置，其中，所述第一混合耦合器和所述第二混合耦合器中的一個或兩者都是環(huán)形耦合器。
8.一種用于對兩個信號實施功率均衡和相位校正的方法，該方法包括 將所述兩個信號作為輸入信號提供給被構造用作功率合成器的第一混合耦合器；以及 將所述第一混合耦合器的輸出提供給被構造用作功率分配器的第二環(huán)形耦合器。
9.如權利要求8所述的方法，其中，所述第一混合耦合器對所述兩個信號進行求和，并且將兩個信號之和輸出給所述第二混合耦合器。
10.如權利要求8或9中任一項權利要求所述的方法，其中，所述第二混合耦合器將所述第一混合耦合器的輸出信號分割，并且輸出功率相等的兩個信號。
11.如權利要求8-10中任一項權利要求所述的方法，其中，所述第二混合耦合器將所述第一混合耦合器的輸出信號分割成相位相差180°的兩個信號。
12.如權利要求8-11中任一項權利要求所述的方法，其中，所述第一混合耦合器和所述第二混合耦合器中的一個或兩者都是180°混合耦合器。
13.如權利要求8-12中任一項權利要求所述的方法，其中，所述第一混合耦合器和所述第二混合耦合器中的一個或兩者都是環(huán)形耦合器。
14.一種脈沖成型器，該脈沖成型器包括 雙驅動馬赫-曾德爾調制器，MZM ；以及 如權利要求1-7中任一項權利要求所述的裝置，該裝置被構造成提供兩個用于驅動MZM的信號。
15.一種操作脈沖成型器的方法，該方法包括 根據(jù)權利要求8-13中任一項權利要求所述的方法實施兩個信號的功率均衡和相位校正；以及 利用這兩個信號驅動雙驅動馬赫-曾德爾調制器，MZM。
16.一種用于生成歸零，RZ，數(shù)據(jù)信號的發(fā)射器，該發(fā)射器包括用于生成載波信號的源； 用于通過將數(shù)據(jù)編碼到載波信號上來生成數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)調制器；以及 如權利要求14所述的對載波信號或數(shù)據(jù)信號進行RZ調制的脈沖成型器。
17.—種生成歸零，RZ，數(shù)據(jù)信號的方法，該方法包括 通過對載波信號進行調制以將數(shù)據(jù)編碼到載波信號上來生成數(shù)據(jù)信號；以及 利用如權利要求15所述的方法操作的脈沖成型器對載波信號或數(shù)據(jù)信號進行RZ調制。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于對兩個信號實施功率均衡和相位校正的裝置(400)。該裝置包括被構造用作功率合成器的第一混合耦合器(401)以及被構造用作功率分配器的第二混合耦合器(402)，其中該裝置被構造成將第一混合耦合器的輸出(406)作為第二混合耦合器的輸入(407)。
文檔編號H04B10/556GK102948093SQ201080067272
公開日2013年2月27日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權日2010年4月8日
發(fā)明者胡文飛, J·S·德雷克 申請人:奧蘭若技術有限公司