利用dp-qpsk調(diào)制器產(chǎn)生八倍頻毫米波的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域和微波技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用光通信技術(shù)中比較成熟的基于外調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生八倍頻毫米波信號(hào)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的不斷進(jìn)步，尤其是信息技術(shù)快速的更新?lián)Q代，具有頻譜純度高、射頻穩(wěn)定性高、相位噪聲低等高質(zhì)量的微波信號(hào)的產(chǎn)生技術(shù)成為微波應(yīng)用的關(guān)鍵。高質(zhì)量的微波信號(hào)在很多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，如:雷達(dá)系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)以及電子對(duì)抗系統(tǒng)。然而，對(duì)于傳統(tǒng)的電子技術(shù)，毫米波信號(hào)的產(chǎn)生面臨帶寬瓶頸，并且在同軸電纜或者空氣中傳輸毫米波信號(hào)會(huì)產(chǎn)生很大的損耗，這不利于電信號(hào)的傳送。因此在寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)中，光載射頻(ROF)技術(shù)作為一種非常具有潛力的方案已經(jīng)被積極的研究。
[0003]無(wú)論在軍事還是民事方面的應(yīng)用，都要求微波系統(tǒng)具有帶寬大、動(dòng)態(tài)范圍大以及靈敏度高等特點(diǎn)。尤其是在軍事雷達(dá)以及電子對(duì)抗領(lǐng)域?qū)ξ⒉ㄏ到y(tǒng)的要求也會(huì)越來(lái)越高。同時(shí)，隨著信息復(fù)雜度的提高、信息最越來(lái)越豐富、因此對(duì)信息系統(tǒng)的性能提出了更高、更嚴(yán)格的要求，尤其對(duì)微波系統(tǒng)中的信號(hào)源的頻率穩(wěn)定度以及頻譜的純度提出了越來(lái)越高的要求。因此，產(chǎn)生高頻率、高頻譜純度、帶寬可調(diào)諧以及相位噪聲低的微波信號(hào)顯得至關(guān)重要。
[0004]在ROF系統(tǒng)中高頻毫米波的產(chǎn)生是一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題，傳統(tǒng)電域方法很難甚至幾乎無(wú)法完成非常復(fù)雜的極高頻毫米波信號(hào)的生成，其主要是因?yàn)樵陔娪蛞话闶褂镁w振蕩器通過(guò)倍頻鎖相產(chǎn)生高頻毫米波信號(hào)，由于電子器件的速率瓶頸和工藝的局限性很難產(chǎn)生高頻率、高質(zhì)量的信號(hào)。另外，使用電域方法產(chǎn)生高頻毫米波信號(hào)對(duì)器件有非常高的要求，復(fù)雜的加工制作工藝可能會(huì)大大降低器件的性能。
[0005]現(xiàn)有的毫米波產(chǎn)生方案有光外差法，外調(diào)制法，基于非線性效應(yīng)四波混頻效應(yīng)法和受激布里淵散射法。在所有這些研究方法中，基于鈮酸鋰馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器的外調(diào)制方案通常被認(rèn)為是最為可靠和有效的方法。因?yàn)樵谕庹{(diào)制倍頻方法中所使用的本振源和調(diào)制器等微波器件的頻率響應(yīng)都大大降低，而且在光電探測(cè)器中進(jìn)行拍頻的兩個(gè)光波均來(lái)自同一激光源具有非常好的相位相干性。因此，外調(diào)制技術(shù)成為了產(chǎn)生毫米波信號(hào)的首選技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決【背景技術(shù)】中所存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種利用雙偏振正交相移鍵控(DP-QPSK)調(diào)制器產(chǎn)生八倍頻毫米波的方法，使產(chǎn)生高頻/極高頻信號(hào)所需要的設(shè)備頻率指標(biāo)大大降低，進(jìn)而降低了系統(tǒng)成本，并且通過(guò)調(diào)節(jié)射頻幅度，可以獲得較高的射頻雜散抑制比。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:利用DP-QPSK調(diào)制器產(chǎn)生八倍頻毫米波的裝置，其特征在于:所述裝置包括光源、射頻信號(hào)源、DP-QPSK調(diào)制器、移相器、電分路器、偏振控制器、起偏器以及光電探測(cè)器；光源的輸出端口與DP-QPSK調(diào)制器相連，射頻信號(hào)源的輸出端與電分路器輸入端相連，電分路器的一個(gè)輸出端與DP-QPSK調(diào)制器的一個(gè)射頻輸入端口相連，另一個(gè)輸出端與移相器的輸入端相連，移相器的輸出端與DP-QPSK調(diào)制器的另一個(gè)射頻輸入口相連，DP-QPSK調(diào)制器的輸出端與偏振控制器相連，偏振控制器的輸出與起偏器相連，起偏器的輸出輸入到光電探測(cè)器的輸入端。
[0008]上述DP-QPSK調(diào)制器由兩個(gè)QPSK調(diào)制器以及一個(gè)偏振光合束器構(gòu)成。
[0009]上述兩個(gè)QPSK調(diào)制器分別為X-QPSK和Y-QPSK，兩個(gè)QPSK調(diào)制器并聯(lián)。
[0010]上述兩個(gè)QPSK調(diào)制器均包括三個(gè)馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器，其中一個(gè)馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器作為主調(diào)制器，另外兩個(gè)馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器作為子調(diào)制器嵌在主調(diào)制器中。
[0011]上述子調(diào)制器具有獨(dú)立的射頻信號(hào)輸入端口和偏置端口 ；另外還有一個(gè)主偏置端口，可用來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)子調(diào)制器的輸出相位差。
[0012]利用DP-QPSK調(diào)制器產(chǎn)生八倍頻毫米波的方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:
1)從激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為λ的線偏振光波經(jīng)過(guò)保偏光纖入射到DP-QPSK調(diào)制器中；
2)頻率為f的射頻本振經(jīng)電分路器分成功率相同的兩路，一路驅(qū)動(dòng)X-QPSK調(diào)制器的XI子調(diào)制器，另一路經(jīng)過(guò)移相器移相η /2后驅(qū)動(dòng)X-QPSK調(diào)制器的XQ子調(diào)制器；
3)X-QPSK調(diào)制器的XI和XQ兩個(gè)子調(diào)制器均偏置在其傳輸曲線的最大點(diǎn)，主調(diào)制器偏置在最大點(diǎn)。調(diào)制器XI和XQ之間引入了 η/2的相位差，因此上下路的正負(fù)二階邊帶的相位差為，正負(fù)四階邊帶同相，這樣兩路光信號(hào)疊加后，上下路正負(fù)二階邊帶抵消，正負(fù)四階邊帶增強(qiáng)；
4)DP-QPSK調(diào)制器的Y-QPSK調(diào)制器不加載射頻以及直流信號(hào)，從而只輸出光載波信號(hào);
5)X-QPSK調(diào)制器和Y-QPSK調(diào)制器輸出的光信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)PBC進(jìn)行耦合后輸出；
6)調(diào)節(jié)偏振控制器，使光信號(hào)經(jīng)過(guò)起偏器后，光載波得到抑制；
7)起偏器輸出純凈的正負(fù)四階邊帶，二者之間的頻率間隔為8f，通過(guò)光電探測(cè)器進(jìn)行拍頻得到射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)的八倍頻信號(hào)。
[0013]本發(fā)明提出了一種新型八倍頻光生毫米波的方法，該方案利用DP-QPSK調(diào)制器的非線性特性和干涉疊加特性，產(chǎn)生了頻率為本振信號(hào)頻率八倍的光毫米波信號(hào)，大大降低了射頻本振信號(hào)的頻率和調(diào)制器的響應(yīng)頻率要求。比如，我們只需要頻率為3GHz的射頻本振信號(hào)，就可以產(chǎn)生24GHz的毫米波信號(hào)。本發(fā)明發(fā)備簡(jiǎn)單，具有很強(qiáng)的實(shí)際可操作性。該結(jié)構(gòu)不需要固定相位調(diào)制指數(shù)，可以靈活調(diào)節(jié)射頻信號(hào)幅度，抑制雜散邊帶，獲得較高的邊帶抑制比。同時(shí)該結(jié)構(gòu)不需要使用任何濾波器，因此可以應(yīng)用到WDM系統(tǒng)中。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明利用DP-QPSK調(diào)制器產(chǎn)生頻率八倍于本振信號(hào)的毫米波的原理圖； 圖2為圖1的各處光信號(hào)幅度與相位的輸出光譜示意圖；
圖3為實(shí)驗(yàn)中通過(guò)3GHz本振產(chǎn)生的八倍頻光譜；
圖4為實(shí)驗(yàn)中光毫米波信號(hào)通過(guò)高速光電探測(cè)器后，拍頻得到的24GHz本振信號(hào)頻譜圖；
圖5為實(shí)驗(yàn)生成的24GHz本振信號(hào)的相位噪聲與3GHz本振源相位噪聲的對(duì)比圖；
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例:
如圖1所示，本實(shí)施例中，裝置包括:光源1、射頻信號(hào)源2、DP-QPSK調(diào)制器3、移相器4、電分路器5、偏振控制器6、起偏器7、光電探測(cè)器8。光源I的輸出端口與DP-QPSK調(diào)制器3相連，射頻信號(hào)源2的輸出端與電分路器5輸入端相連，