一種消除相干瑞利噪聲的匿名微波信號(hào)遠(yuǎn)距離光纖穩(wěn)相傳輸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無源微波光子鏈路中穩(wěn)定傳輸微波信號(hào)相位的裝置，具體是一種消除 相干瑞利噪聲的匿名微波信號(hào)遠(yuǎn)距離光纖穩(wěn)相傳輸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 微波信號(hào)的光纖穩(wěn)相傳輸自上世紀(jì)八十年代起得到廣泛研宄，最早用于大型設(shè)備 或?qū)嶒?yàn)裝置中的時(shí)鐘信號(hào)（射頻或微波信號(hào)）分發(fā)與同步，目前已經(jīng)應(yīng)用到深空科學(xué)研宄、 基礎(chǔ)物理測(cè)量以及多基地雷達(dá)技術(shù)等多個(gè)方面。光纖由于具有低損耗、抗電磁干擾、質(zhì)輕價(jià) 優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)，成為傳輸時(shí)鐘信號(hào)的理想介質(zhì)。然而，光纖由于對(duì)溫度及振動(dòng)敏感，使得經(jīng)過光 纖傳輸后的時(shí)鐘信號(hào)存在相位擾動(dòng)，需要穩(wěn)相裝置對(duì)相位擾動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有 技術(shù)文獻(xiàn)檢索，目前已報(bào)到的穩(wěn)相裝置的共同特點(diǎn)是，時(shí)鐘信號(hào)都是在本地端產(chǎn)生并通過 光纖傳輸至遠(yuǎn)端（定義為有源微波光子鏈路），反饋控制器往往位于本地端來實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地 補(bǔ)償光纖傳輸導(dǎo)致的相位擾動(dòng)。然而在無源定位以及光載無線鏈路中，往往需要將遠(yuǎn)端天 線接收到的微波信號(hào)通過光纖鏈路傳輸?shù)奖镜囟耍ǘx為無源微波光子鏈路），同時(shí)將反 饋控制器放在本地端動(dòng)態(tài)補(bǔ)償光纖傳輸導(dǎo)致的相位擾動(dòng)，此時(shí)適用于有源微波光子鏈路中 的穩(wěn)相裝置不再可行。我們之前提出了一種用于無源微波光子鏈路的微波信號(hào)穩(wěn)相傳輸方 案，鎖定經(jīng)歷一次光纖和三次光纖的微波信號(hào)的相位差來產(chǎn)生控制電壓消除相位抖動(dòng)。缺 點(diǎn)在于經(jīng)歷三次光纖的光信號(hào)由經(jīng)歷兩次光纖的光信號(hào)通過布拉格光柵反射而來，使得同 波長的光信號(hào)在同一根光纖中反向傳輸導(dǎo)致了相干瑞利噪聲，限制了穩(wěn)相的精度和光纖的 長度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本發(fā)明的目的是提供一種消除相干瑞利噪聲的匿名微 波信號(hào)遠(yuǎn)距離光纖穩(wěn)相傳輸裝置，利用三個(gè)不同波長的光載波來分別攜帶經(jīng)歷一次光纖、 兩次光纖和三次光纖的微波信號(hào)，從而消除相干瑞利噪聲。利用鎖相環(huán)來鎖定經(jīng)歷一次光 纖和三次光纖的微波信號(hào)之間的相位差使其為固定值，同時(shí)產(chǎn)生控制電壓驅(qū)動(dòng)移相器來動(dòng) 態(tài)補(bǔ)償光纖傳輸引起的相位抖動(dòng)。本裝置工作穩(wěn)定，在長時(shí)間的測(cè)量中都有較好的穩(wěn)相效 果。
[0004] 本發(fā)明的目的是基于如下分析和方案提出和實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種消除相干瑞利噪聲的匿名微波信號(hào)遠(yuǎn)距離光纖穩(wěn)相傳輸裝置，其特征在于， 穩(wěn)相裝置由遠(yuǎn)端、光纖5及本地端三部分組成，遠(yuǎn)端與本地端通過光纖5連接；遠(yuǎn)端接收到 頻率為《的匿名微波信號(hào)，通過MZM強(qiáng)度調(diào)制器3外調(diào)制在光載波上，光載波的中心波長 即為激光器1的中心波長Ai，偏振控制器2控制進(jìn)入MZM強(qiáng)度調(diào)制器3的光載波的偏正態(tài)； MZM強(qiáng)度調(diào)制器3的輸出光通過波分復(fù)用器4進(jìn)入光纖5,并經(jīng)過環(huán)形器6的導(dǎo)向、摻鉺光 纖放大器7的放大以及波分復(fù)用器8的波長選擇后，通過光電探測(cè)器9的光電轉(zhuǎn)換恢復(fù)出 加載在光載波A i上的微波信號(hào)（一次光纖）；經(jīng)歷一次光纖傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘?hào)經(jīng)過電帶通濾 波器10的帶外信號(hào)濾除和低噪聲電放大器11的信號(hào)放大后被分為三等份：第一份送入基 于電移相器的鎖相環(huán)12的A 口；第二份通過電移相器13的移相后作為系統(tǒng)輸出，電移相器 13的移相量受鎖相環(huán)12產(chǎn)生的控制電壓控制；第三份通過MZM強(qiáng)度調(diào)制器16加載在激光 器14產(chǎn)生的中心波長為A 2的光載波上，偏振控制器15用于控制進(jìn)入MZM強(qiáng)度調(diào)制器16 的光載波的偏振態(tài)；MZM強(qiáng)度調(diào)制器16的輸出光通過環(huán)形器6進(jìn)入光纖5,經(jīng)過波分復(fù)用器 4的波長選擇后通過光電探測(cè)器17的光電轉(zhuǎn)換恢復(fù)出加載在光載波A 2上的微波信號(hào)（二 次光纖）；經(jīng)歷二次光纖傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘?hào)經(jīng)過光電探測(cè)器17、電帶通濾波器18和低噪聲電 放大器19后通過MZM強(qiáng)度調(diào)制器22加載在由激光器20產(chǎn)生的中心波長為A 3的光載波 上，偏振控制器21調(diào)節(jié)進(jìn)入MZM強(qiáng)度調(diào)制器22的光載波的偏振態(tài)；MZM強(qiáng)度調(diào)制器22的 輸出光通過波分復(fù)用器4進(jìn)入光5,并經(jīng)過環(huán)形器6的導(dǎo)向、摻鉺光纖放大器7的放大以及 波分復(fù)用器8的波長選擇后，通過光電探測(cè)器23的光電轉(zhuǎn)換恢復(fù)出加載在光載波A 3上的 微波信號(hào)（三次光纖）；經(jīng)歷三次光纖傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘?hào)經(jīng)過電帶通濾波器24和低噪聲電放 大器25后進(jìn)入鎖相環(huán)12的B 口。
[0006] 這樣，遠(yuǎn)端天線接收到角頻率為《的微波信號(hào)，可表示為：E,_ te(t)= Acos (? t)。通過MZM強(qiáng)度調(diào)制器3外調(diào)在光載波上，光載波的中心波長即激光器1的中心 波長為h。MZM強(qiáng)度調(diào)制器3的輸出光信號(hào)經(jīng)過光纖5傳輸至本地端，通過光電探測(cè)器的 光電轉(zhuǎn)換后恢復(fù)出加載在光載波上的微波信號(hào)（一次光纖）。該微波信號(hào)被分為三份：1) 經(jīng)過鎖相環(huán)12中的移相器后變?yōu)镋__ path(t)其中\(zhòng)為一次 光纖傳輸引起的相位抖動(dòng)，0 cT 9。⑴為移相器引入的相移量；2)通過相移量為0 f 0。⑴ 的移相器后作為系統(tǒng)輸出，系統(tǒng)輸出信號(hào)表達(dá)式為; 3)調(diào)制在另一個(gè)中心波長為^的光載波上回傳至遠(yuǎn)端（二次光纖），在遠(yuǎn)端通過光電光 轉(zhuǎn)換后，調(diào)制在中心波長為A 3的光載波上再傳送至本地端（三次光纖）。在本地端通過 光電轉(zhuǎn)換恢復(fù)出經(jīng)歷三次光纖的微波信號(hào)，經(jīng)過鎖相環(huán)12中的移相器后變?yōu)镋 Mple_path(t) =Acos〇t-3<i)p- 09。⑴）。鎖相環(huán)12中的比例積分控制器104用于對(duì)Eme_path(t)及 E Mpl_ath(t)之間的相位差比例積分，并產(chǎn)生相應(yīng)的控制電壓控制移相器的移相量0。⑴。 當(dāng)E_i ath(t)與Etaipl6_path(t)之間的相位差為零時(shí)，比例積分器輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)，鎖相環(huán)達(dá)到 鎖定狀態(tài)。此時(shí)有(3 〇8(2(^+20。(〇) =0,即2么+2奶〖f ，則最終輸出信號(hào)的表達(dá)式 為E^put (t) = Acos 〇 t- <i>p+ JT /4)，其相位為常數(shù)，光纖傳輸引入的相位抖動(dòng)被消除。
【附圖說明】：
[0007] 圖1為本發(fā)明的穩(wěn)相裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0008] 圖2為基于電移相器的鎖相環(huán)12內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0009] 圖3為光纖長度為25km和40km時(shí)的穩(wěn)相效果；
【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0011] 圖1為本發(fā)明的穩(wěn)相裝置結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，穩(wěn)相裝置由遠(yuǎn)端、光纖5及本地端三 部分組成，遠(yuǎn)端與本地端通過光纖5連接。遠(yuǎn)端接收到頻率為《的匿名微波信號(hào)，通過MZM 強(qiáng)度調(diào)制器3外調(diào)制在光載波上，光載波的中心波長即為激光器1的中心波長A i，偏振控 制器2控制進(jìn)入MZM強(qiáng)度調(diào)制器3的光載波的偏正態(tài)。MZM強(qiáng)度調(diào)制器3的輸出光通過波 分復(fù)用器4進(jìn)入光纖5,并經(jīng)過環(huán)形器6的導(dǎo)向、摻鉺光纖放大器7的放大以及波分復(fù)用器 8的波長選擇后，通過光電探測(cè)器9的光電轉(zhuǎn)換恢復(fù)出加載在光載波h上的微波信號(hào)（一 次光纖）。經(jīng)歷一次光纖傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘?hào)經(jīng)過電帶通濾波器10的帶外信號(hào)濾除和低噪聲電 放大器11的信號(hào)放大后被分為三等份。第一份送入基于電移相器的鎖相環(huán)12的A 口，第 二份通過電移相器13的移相后作為系統(tǒng)輸出，電移相器13的移相量受鎖相環(huán)12產(chǎn)生的控 制電壓控制。第三份通過MZM強(qiáng)度調(diào)制器16加載在激光器14產(chǎn)生的中心波長為A 2的光 載波上，偏正控制器15用于控制進(jìn)入MZM強(qiáng)度調(diào)制器16的光載波的偏振態(tài)。MZM強(qiáng)度調(diào)制 器16的輸出光通過環(huán)形器6進(jìn)入光纖5,經(jīng)過波分復(fù)用器4的波長選擇后通過光電探測(cè)器 17的光電轉(zhuǎn)換恢復(fù)出加載在光載波A 2上的微波信號(hào)（二