射頻信號穩(wěn)相傳輸方法及系統(tǒng)的制作方法【專利摘要】本發(fā)明公開了一種射頻信號穩(wěn)相傳輸方法，屬于微波光子學【
技術領域：
】。發(fā)送端將需傳輸射頻信號二分頻后進行光電調(diào)制，并將調(diào)制光信號通過所述多芯光纖第一纖芯傳輸至接收端；接收端將接收到的調(diào)制光信號分為兩部分：一部分通過多芯光纖的第二纖芯傳輸?shù)桨l(fā)送端后再通過多芯光纖的第三纖芯傳輸?shù)浇邮斩?，對這一部分調(diào)制光信號進行解調(diào)得到第一射頻信號；另一部分調(diào)制光信號經(jīng)過解調(diào)后再進行三倍頻得到第二射頻信號；將第一和第二射頻信號進行混頻，并利用通帶中心頻率與需傳輸射頻信號相同的帶通濾波器對混頻信號進行濾波，最終得到相位穩(wěn)定的下變頻信號。本發(fā)明還公開了一種射頻信號穩(wěn)相傳輸系統(tǒng)。本發(fā)明系統(tǒng)復雜度和實現(xiàn)成本更低，兼容性更強?！緦＠f明】射頻信號穩(wěn)相傳輸方法及系統(tǒng)【
技術領域：
】[0001]本發(fā)明涉及一種信號傳輸方法，尤其涉及一種射頻信號穩(wěn)相傳輸方法及系統(tǒng)，屬于微波光子學【
技術領域：
】。【
背景技術：
】[0002]穩(wěn)相傳輸技術可用于射電天文學、分布式合成孔徑雷達、高精度標準時鐘分發(fā)、粒子加速器等領域，能使得信號經(jīng)過傳輸后保持相位穩(wěn)定。傳統(tǒng)地，使用電纜傳輸射頻信號，然而電纜不僅損耗大、重量大而且價格昂貴、易受電磁干擾，不適合用于高質(zhì)量、長距離的射頻信號傳輸。光纖具有傳輸損耗低、重量輕、價格便宜、抗電磁干擾以及帶寬大等優(yōu)點，適合用于射頻信號的高質(zhì)量傳輸，尤其是長距離的信號傳輸。但是，環(huán)境的擾動(特別是溫度的變化)將引起光纖等效長度的變化，在光纖中傳輸?shù)男盘柦?jīng)歷的延時也隨之抖動，導致傳輸后的射頻信號相位不穩(wěn)定。目前，實現(xiàn)高質(zhì)量射頻信號光纖穩(wěn)相傳輸?shù)脑碇饕譃橐韵聝深?(I)補償法，即從在光鏈路中往返傳輸?shù)男盘栔刑崛〕龉怄溌穫鬏斞訒r的實時抖動信息，并據(jù)此控制相關器件補償信號在光纖中的傳輸延時抖動，從而使傳輸后的射頻信號相位趨于穩(wěn)定。當前報道的用于實現(xiàn)信號光纖傳輸延時抖動補償?shù)钠骷锌烧{(diào)光/電延時線、光纖拉伸器、波長可調(diào)激光器、溫控光纖卷以及光電調(diào)制器。這種方法的局限性是，當環(huán)境(主要是溫度)有較大變化時，光鏈路的傳輸延時抖動很大，而用于實現(xiàn)光鏈路傳輸延時抖動補償?shù)钠骷目烧{(diào)節(jié)范圍是有限的，傳輸延時抖動超過器件的調(diào)節(jié)范圍時穩(wěn)相結(jié)構將失去功能。(2)混頻消除法，亦即通過將兩路帶有相同傳輸相位延遲的信號進行混頻使得傳輸相位延遲抖動得以抵消；或者是通過將帶有傳輸相位延遲的信號與待傳輸?shù)男盘栠M行混頻使得待傳輸?shù)男盘栴A失真，在滿足一定的條件下通過同一鏈路傳輸后將得到相位穩(wěn)定的射頻信號。相較而言，基于混頻消除法實現(xiàn)射頻信號光纖穩(wěn)相傳輸沒有時延調(diào)節(jié)范圍的限制，并且不需要復雜的傳輸延時抖動信息實時提取電路以及相應的補償驅(qū)動電路。當前報道的基于混頻法的穩(wěn)相傳輸技術利用多級(3級以上)混頻，需要多個混頻器、電放大器、電濾波器以及多個高質(zhì)量的微波源，系統(tǒng)復雜、操作繁瑣而且實現(xiàn)成本高(HeY，OrrBJjBaldwinKGjWoutersMJjLuitenAN，AbenGjWarringtonRB，Stableradio-frequencytransferoveropticalfiberbyphase-conjugatefrequencymixing[J],OpticalExpress,2013，21(16)，P18754—18764.)?【
發(fā)明內(nèi)容】[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有射頻信號穩(wěn)相傳輸技術的不足，提供一種系統(tǒng)復雜度及實現(xiàn)成本更低，兼容性更強的射頻信號穩(wěn)相傳輸方法及系統(tǒng)。[0004]本發(fā)明的射頻信號穩(wěn)相傳輸方法，發(fā)送端利用多芯光纖將需傳輸射頻信號穩(wěn)相傳輸至接收端，所述多芯光纖至少包括三根纖芯:第一~第三纖芯；發(fā)送端將需傳輸射頻信號二分頻后進行光電調(diào)制，并將調(diào)制光信號通過所述多芯光纖的第一纖芯傳輸至接收端；接收端將接收到的調(diào)制光信號分為兩部分:一部分通過所述多芯光纖的第二纖芯傳輸?shù)桨l(fā)送端后再通過多芯光纖的第三纖芯傳輸?shù)浇邮斩?，對這一部分調(diào)制光信號進行解調(diào)得到第一射頻信號；另一部分調(diào)制光信號經(jīng)過解調(diào)后再進行三倍頻得到第二射頻信號；將第一射頻信號和第二射頻信號進行混頻，并利用通帶中心頻率與需傳輸射頻信號相同的帶通濾波器對混頻信號進行濾波，最終得到相位穩(wěn)定的下變頻信號。[0005]本發(fā)明的射頻信號穩(wěn)相傳輸系統(tǒng)，包括通過多芯光纖連接的發(fā)送端和接收端，所述多芯光纖至少包括三根纖芯:第一?第三纖芯；其特征在于，所述發(fā)送端包括:光源、二分頻器和光電調(diào)制器，需傳輸射頻信號接入二分頻器的輸入端，二分頻器的輸出端與光電調(diào)制器的電信號輸入端連接，光電調(diào)制器的光輸入端與光源連接，光電調(diào)制器的光輸出端與第一纖芯連接，第二纖芯和第三纖芯在發(fā)送端相互連接；所述接收端包括:帶通濾波器、混頻器、第一光電探測器、第二光電探測器、光分束器、三倍頻器，光分束器的輸入端與第一纖芯連接，光分束器的兩個輸出端分別與第二光電探測器的輸入端、第二纖芯連接，第二光電探測器的輸出端通過三倍頻器與混頻器的一個輸入端連接，第一光電探測器的輸入端、輸出端分別與第三纖芯、混頻器的另一個輸入端連接，混頻器的輸出端與帶通濾波器的輸入端連接，所述帶通濾波器的通帶中心頻率與需傳輸射頻信號頻率相同。[0006]相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下有益效果:1、本發(fā)明僅需將通過多芯光纖一根纖芯傳輸?shù)纳漕l信號三倍頻后與通過同一多芯光纖三根纖芯依次傳輸?shù)纳漕l信號進行混頻，即可消除射頻信號在光纖中傳輸引入的相位抖動，不需要多次混頻、額外的微波源、復雜的傳輸延時抖動實時信息提取模塊以及相應的傳輸延時抖動補償模塊。[0007]2、本發(fā)明不需要額外微波源，信號經(jīng)過傳輸后僅通過單次混頻即可實現(xiàn)射頻信號光纖穩(wěn)相傳輸，系統(tǒng)成本低、結(jié)構簡潔、易于實現(xiàn)?！緦＠綀D】【附圖說明】[0008]圖1為本發(fā)明射頻信號穩(wěn)相傳輸系統(tǒng)的一個實施例的結(jié)構不意圖。【具體實施方式】[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明:本發(fā)明的基本思路是:利用通過多芯光纖一根纖芯傳輸?shù)纳漕l信號三倍頻后與通過同一多芯光纖三根纖芯依次傳輸?shù)纳漕l信號有相同的相位抖動，將上述兩個射頻信號進行混頻即可消除信號在傳輸中引入的相位抖動。具體而言，本發(fā)明所采用的方法為:發(fā)送端將需傳輸射頻信號二分頻后進行光電調(diào)制，并將調(diào)制光信號通過所述多芯光纖的第一纖芯傳輸至接收端；接收端將接收到的調(diào)制光信號分為兩部分:一部分通過所述多芯光纖的第二纖芯傳輸?shù)桨l(fā)送端后再通過多芯光纖的第三纖芯傳輸?shù)浇邮斩?，對這一部分調(diào)制光信號進行解調(diào)得到第一射頻信號；另一部分調(diào)制光信號經(jīng)過解調(diào)后再進行三倍頻得到第二射頻信號；將第一射頻信號和第二射頻信號進行混頻，并利用通帶中心頻率與需傳輸射頻信號相同的帶通濾波器對混頻信號進行濾波，最終得到相位穩(wěn)定的下變頻信號。[0010]圖1顯示了本發(fā)明射頻信號穩(wěn)相傳輸系統(tǒng)的一個實施例，如圖所示，該系統(tǒng)包括通過多芯光纖連接的發(fā)送端和接收端。發(fā)送端如圖所示，包含激光源、二分頻器和馬赫-曾德爾調(diào)制器，待傳輸射頻信號加在二分頻器輸入端，馬赫-曾德爾調(diào)制器的光輸入端、電輸入端和光輸出端分別與激光源的輸出端、二分頻器輸出端、多芯光纖的第一纖芯相接；接收端包含光分束器、光電探測器1、光電探測器2、三倍頻器、混頻器、帶通濾波器，光分束器的輸入端及兩個輸出端分別與多芯光纖第一纖芯、光電探測器2和多芯光纖第二纖芯相連，光電探測器2輸出端與三倍頻器輸入端相連,光電探測器I輸入端與多芯光纖第三纖芯相連，混頻器的兩個輸入端分別與光電探測器I的輸出端和三倍頻器的輸出端相連，混頻器的輸出端與帶通濾波器的輸入端相連。帶通濾波器為窄帶帶通濾波器，其通帶中心頻率與待傳輸射頻信號頻率相等。[0011]上述系統(tǒng)在工作時，待傳輸射頻信號二分頻后在馬赫-曾德爾調(diào)制器中調(diào)制到激光源輸出的光載波上，通過多芯光纖的第一纖芯從接收端傳到發(fā)送端，在接收端該光調(diào)制信號被分為兩部分，一部分通過光電探測器2檢測出射頻信號，經(jīng)過三倍頻器后輸出射頻信號a;另一部分通過多芯光纖第二纖芯傳到發(fā)送端再通過多芯光纖第三纖芯傳到接收端，通過光電探測器I檢測出射頻信號b;射頻信號a和b在混頻器中進行下變頻，通過帶通濾波器濾出該下變頻后的信號，即實現(xiàn)了發(fā)送端的射頻信號穩(wěn)相傳輸?shù)浇邮斩?。[0012]為了便于公眾理解本發(fā)明的技術方案，下面對其原理進行進一步說明:假設待傳輸?shù)纳漕l信號為【權利要求】1.一種射頻信號穩(wěn)相傳輸方法，其特征在于，發(fā)送端利用多芯光纖將需傳輸射頻信號穩(wěn)相傳輸至接收端，所述多芯光纖至少包括三根纖芯:第一?第三纖芯；發(fā)送端將需傳輸射頻信號二分頻后進行光電調(diào)制，并將調(diào)制光信號通過所述多芯光纖的第一纖芯傳輸至接收端；接收端將接收到的調(diào)制光信號分為兩部分:一部分通過所述多芯光纖的第二纖芯傳輸?shù)桨l(fā)送端后再通過多芯光纖的第三纖芯傳輸?shù)浇邮斩?，對這一部分調(diào)制光信號進行解調(diào)得到第一射頻信號；另一部分調(diào)制光信號經(jīng)過解調(diào)后再進行三倍頻得到第二射頻信號；將第一射頻信號和第二射頻信號進行混頻，并利用通帶中心頻率與需傳輸射頻信號相同的帶通濾波器對混頻信號進行濾波，最終得到相位穩(wěn)定的下變頻信號。2.一種射頻信號穩(wěn)相傳輸系統(tǒng)，包括通過多芯光纖連接的發(fā)送端和接收端，所述多芯光纖至少包括三根纖芯:第一?第三纖芯；其特征在于，所述發(fā)送端包括:光源、二分頻器和光電調(diào)制器，需傳輸射頻信號接入二分頻器的輸入端，二分頻器的輸出端與光電調(diào)制器的電信號輸入端連接，光電調(diào)制器的光輸入端與光源連接，光電調(diào)制器的光輸出端與第一纖芯連接，第二纖芯和第三纖芯在發(fā)送端相互連接；所述接收端包括:帶通濾波器、混頻器、第一光電探測器、第二光電探測器、光分束器、三倍頻器，光分束器的輸入端與第一纖芯連接，光分束器的兩個輸出端分別與第二光電探測器的輸入端、第二纖芯連接，第二光電探測器的輸出端通過三倍頻器與混頻器的一個輸入端連接，第一光電探測器的輸入端、輸出端分別與第三纖芯、混頻器的另一個輸入端連接，混頻器的輸出端與帶通濾波器的輸入端連接，所述帶通濾波器的通帶中心頻率與需傳輸射頻信號頻率相同。3.如權利要求2所述射頻信號穩(wěn)相傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述光電調(diào)制器為馬赫曾德爾調(diào)制器。【文檔編號】H04B10/255GK103780312SQ201410026364【公開日】2014年5月7日申請日期:2014年1月21日優(yōu)先權日:2014年1月21日【發(fā)明者】張方正,魏娟,潘時龍申請人:南京航空航天大學