一種消除相干瑞利噪聲的匿名微波信號遠距離光纖穩(wěn)相傳輸裝置的制造方法
【技術領域】
[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遠距離光纖穩(wěn)相傳輸裝置。
【背景技術】
[0002] 微波信號的光纖穩(wěn)相傳輸自上世紀八十年代起得到廣泛研宄，最早用于大型設備 或實驗裝置中的時鐘信號（射頻或微波信號）分發(fā)與同步，目前已經(jīng)應用到深空科學研宄、 基礎物理測量以及多基地雷達技術等多個方面。光纖由于具有低損耗、抗電磁干擾、質(zhì)輕價 優(yōu)等優(yōu)點，成為傳輸時鐘信號的理想介質(zhì)。然而，光纖由于對溫度及振動敏感，使得經(jīng)過光 纖傳輸后的時鐘信號存在相位擾動，需要穩(wěn)相裝置對相位擾動進行動態(tài)補償。經(jīng)過對現(xiàn)有 技術文獻檢索，目前已報到的穩(wěn)相裝置的共同特點是，時鐘信號都是在本地端產(chǎn)生并通過 光纖傳輸至遠端（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時動態(tài)地 補償光纖傳輸導致的相位擾動。然而在無源定位以及光載無線鏈路中，往往需要將遠端天 線接收到的微波信號通過光纖鏈路傳輸?shù)奖镜囟耍ǘx為無源微波光子鏈路），同時將反 饋控制器放在本地端動態(tài)補償光纖傳輸導致的相位擾動，此時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的相位差來產(chǎn)生控制電壓消除相位抖動。缺 點在于經(jīng)歷三次光纖的光信號由經(jīng)歷兩次光纖的光信號通過布拉格光柵反射而來，使得同 波長的光信號在同一根光纖中反向傳輸導致了相干瑞利噪聲，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 波信號遠距離光纖穩(wěn)相傳輸裝置，利用三個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，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之間的相位差使其為固定值，同時產(chǎn)生控制電壓驅動移相器來動 態(tài)補償光纖傳輸引起的相位抖動。本裝置工作穩(wěn)定，在長時間的測量中都有較好的穩(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現(xiàn)的：
[0005] -種消除相干瑞利噪聲的匿名微波信號遠距離光纖穩(wěn)相傳輸裝置，其特征在于， 穩(wěn)相裝置由遠端、光纖5及本地端三部分組成，遠端與本地端通過光纖5連接；遠端接收到 頻率為《的匿名微波信號，通過MZM強度調(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控制進入MZM強度調(diào)制器3的光載波的偏正態(tài)； MZM強度調(diào)制器3的輸出光通過波分復用器4進入光纖5,并經(jīng)過環(huán)形器6的導向、摻鉺光 纖放大器7的放大以及波分復用器8的波長選擇后，通過光電探測器9的光電轉換恢復出 加載在光載波A i上的微波信號（一次光纖）；經(jīng)歷一次光纖傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘柦?jīng)過電帶通濾 波器10的帶外信號濾除和低噪聲電放大器11的信號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用于控制進入MZM強度調(diào)制器16 的光載波的偏振態(tài)；MZM強度調(diào)制器16的輸出光通過環(huán)形器6進入光纖5,經(jīng)過波分復用器 4的波長選擇后通過光電探測器17的光電轉換恢復出加載在光載波A 2上的微波信號（二 次光纖）；經(jīng)歷二次光纖傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘柦?jīng)過光電探測器17、電帶通濾波器18和低噪聲電 放大器19后通過MZM強度調(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)進入MZM強度調(diào)制器22的光載波的偏振態(tài)；MZM強度調(diào)制器22的 輸出光通過波分復用器4進入光5,并經(jīng)過環(huán)形器6的導向、摻鉺光纖放大器7的放大以及 波分復用器8的波長選擇后，通過光電探測器23的光電轉換恢復出加載在光載波A 3上的 微波信號（三次光纖）；經(jīng)歷三次光纖傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘柦?jīng)過電帶通濾波器24和低噪聲電放 大器25后進入鎖相環(huán)12的B 口。
[0006] 這樣，遠端天線接收到角頻率為《的微波信號，可表示為：E,_ te(t)= Acos (? t)。通過MZM強度調(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強度調(diào)制器3的輸出光信號經(jīng)過光纖5傳輸至本地端，通過光電探測器的 光電轉換后恢復出加載在光載波上的微波信號（一次光纖）。該微波信號被分為三份：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，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)輸出信號表達式為; 3)調(diào)制在另一個中心波長為^的光載波上回傳至遠端（二次光纖），在遠端通過光電光 轉換后，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 光電轉換恢復出經(jīng)歷三次光纖的微波信號，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Eme_path(t)及 E Mpl_ath(t)之間的相位差比例積分，并產(chǎn)生相應的控制電壓控制移相器的移相量0。⑴。 當E_i ath(t)與Etaipl6_path(t)之間的相位差為零時，比例積分器輸出達到穩(wěn)態(tài)，鎖相環(huán)達到 鎖定狀態(tài)。此時有(3 〇8(2(^+20。(〇) =0,即2么+2奶〖f ，則最終輸出信號的表達式 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被消除。
【附圖說明】：
[0007] 圖1為本發(fā)明的穩(wěn)相裝置結構圖；
[0008] 圖2為基于電移相器的鎖相環(huán)12內(nèi)部結構圖；
[0009] 圖3為光纖長度為25km和40km時的穩(wěn)相效果；
【具體實施方式】
[0010] 下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
[0011] 圖1為本發(fā)明的穩(wěn)相裝置結構圖，如圖所示，穩(wěn)相裝置由遠端、光纖5及本地端三 部分組成，遠端與本地端通過光纖5連接。遠端接收到頻率為《的匿名微波信號，通過MZM 強度調(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控制進入MZM強度調(diào)制器3的光載波的偏正態(tài)。MZM強度調(diào)制器3的輸出光通過波 分復用器4進入光纖5,并經(jīng)過環(huán)形器6的導向、摻鉺光纖放大器7的放大以及波分復用器 8的波長選擇后，通過光電探測器9的光電轉換恢復出加載在光載波h上的微波信號（一 次光纖）。經(jīng)歷一次光纖傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘柦?jīng)過電帶通濾波器10的帶外信號濾除和低噪聲電 放大器11的信號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用于控制進入MZM強度調(diào)制器16的光載波的偏振態(tài)。MZM強度調(diào)制 器16的輸出光通過環(huán)形器6進入光纖5,經(jīng)過波分復用器4的波長選擇后通過光電探測器 17的光電轉換恢復出加載在光載波A 2上的微波信號（二