一種基于光自動增益控制的微波光子鏈路無雜散動態(tài)范圍提高方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種提高微波光子鏈路無雜散動態(tài)范圍的方法，更具體的說，設(shè)及電 光強度調(diào)制與光自動增益控制的結(jié)合使用。
【背景技術(shù)】
[0002] 微波光子學(xué)是一種交叉于微波領(lǐng)域與光子學(xué)領(lǐng)域的跨平臺學(xué)科，于1991年被正 式提出，其實質(zhì)是利用光子學(xué)的技術(shù)去產(chǎn)生、消除、處理、分析微波信號。由于光信號低傳輸 損耗等自身固有優(yōu)勢，微波光子學(xué)已經(jīng)在眾多的領(lǐng)域中得W研究和應(yīng)用，比如寬帶無線接 入網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信、光信號處理、電子戰(zhàn)系統(tǒng)和光學(xué)相干斷層成像技術(shù)等。該些應(yīng)用領(lǐng)域中， 人們在追求系統(tǒng)的高速率、高帶寬和大動態(tài)范圍的同時，還對傳輸設(shè)備的尺寸、重量、低功 率表現(xiàn)、可調(diào)諧范圍、抗電磁干擾能力有著很高的要求。
[0003] 光載無線電（RCF)是微波光子學(xué)中一個主要的研究領(lǐng)域，相比傳統(tǒng)的傳輸鏈路， 它具有帶寬大、體積小、重量輕、損耗小、抗電磁干擾能力強、低色散等多方面特點。對于最 典型的ROF鏈路，發(fā)射端包括光源和電光調(diào)制設(shè)備，微波信號在此被調(diào)制到光載波上；在接 收端，該個光載微波信號將會通過光探測器被解調(diào)出來。此外，ROF技術(shù)也被應(yīng)用在很多領(lǐng) 域，如相控陣天線、寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)等。
[0004] 在描述ROF鏈路的性能時，無雜散動態(tài)范圍是一個重要的評價指標(biāo)，它可W衡量 鏈路無解調(diào)雜散的情況下，接收微波功率的范圍。在廣泛應(yīng)用的外調(diào)制ROF鏈路中，由于馬 赫曾德爾調(diào)制器（MZM)內(nèi)在的非線性傳遞函數(shù)，調(diào)制在光載波上的信號會產(chǎn)生雜散頻率成 分，如諧波和交調(diào)失真（IMDs)。在單倍頻程的系統(tǒng)中，由于S階交調(diào)（IMD3)的頻率與輸入 信號頻率的間隔較小，不能通過濾波器將IMD3直接濾除，所W其成為了限制系統(tǒng)動態(tài)范圍 的主要因素。
[0005] 為了解決該個問題，人們提出了很多抑制IMD3的方法，其中包括使用雙平行MZM 結(jié)合對其直流偏置的控制來實現(xiàn)IMD3抑制的方案和使用單MZM通過改變其邊帶相位關(guān)系 來實現(xiàn)線性化的方案。第一種方案需要嚴(yán)格控制雙平行MZM的=個直流偏置電壓，很容易 受到調(diào)制器直流漂移的影響，而第二種方案需要用到復(fù)雜的儀器去控制光學(xué)邊帶相位，大 大增加了系統(tǒng)的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于光自動增益控制的微波光子鏈路無雜散動態(tài)范 圍提高方法。該方法可用于多種光載無線（RCF)系統(tǒng)中。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種光自動增益控制的方法。所謂光自動增益控制，指的是將 光載波作為監(jiān)測對象，利用光載波與交調(diào)或諧波信號之間的功率關(guān)系，控制光衰減器，對探 測器前光強度實時調(diào)諧，從而鎖定交調(diào)或諧波信號的功率在一定范圍。
[000引本發(fā)明在實現(xiàn)過程中，具體包括：
[0009] 在發(fā)射端，用一個馬赫增德爾強度調(diào)制器將微波信號調(diào)制在光上。在接收端，光經(jīng) 過分光器分為兩路，一路進(jìn)入環(huán)形器和布拉格光柵，濾出光載波，對其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，利用 光載波與光學(xué)S階交調(diào)項之間的功率關(guān)系，產(chǎn)生控制電壓；另一路光進(jìn)入光強度調(diào)制器，控 制電壓加載在該個光強度調(diào)制器的直流偏置輸入端口中，由于光波干設(shè)原理，光電探測器 接收到的光強度會隨著控制電壓而自動調(diào)諧，從而使S階交調(diào)信號淹沒在噪聲之中，達(dá)到 了提高系統(tǒng)無雜散動態(tài)范圍的目的。
【附圖說明】
[0010] 通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的對實施例的描述，本發(fā)明的上述或其他目的和優(yōu)點將會 變得更加清楚，其中：
[0011] 圖1示出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0012] 圖2示出圖一中電壓轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
[0013] 圖3示出射頻功率變化的情況下系統(tǒng)動態(tài)范圍的改善圖。
[0014] 圖4示出射頻功率一定的情況下S階交調(diào)抑制情況的改善圖。
[0015] 圖5示出控制電壓與輸入微波功率的關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0017] 圖1中描述了基于自動增益控制的高線性化微波光子鏈路的結(jié)構(gòu)圖。其中S101為 輸入的激光器，經(jīng)過偏振控制器S102,進(jìn)入S103單電極馬赫曾德爾強度調(diào)制器，微波信號 S104加載到S103的微波輸入端口，直流偏置電壓S105加載到S103的偏置電壓輸入端口， 使S103的傳輸函數(shù)處于正交偏置點。調(diào)制后的光進(jìn)入S106 ;50:50的光分束器，將光分為 兩路。其中一路作為監(jiān)測光，通過S107光環(huán)形器進(jìn)入S108 ;布拉格光柵，具有射頻頻率的 光學(xué)邊帶被透射出去，光載波被反射回來注入S109光電探測器，探測出的電信號S110再經(jīng) 過電壓轉(zhuǎn)換模塊Sill產(chǎn)生控制電壓S112，S112注入到S113單電極馬赫曾德爾強度調(diào)制器 的偏置電壓輸入端口；另一路光作為信號光，進(jìn)入S113,光強度就會受到控制電壓S112的 控制，光被衰減之后，進(jìn)入光電探測器S114,探測出的微波信號進(jìn)入S115頻譜分析儀進(jìn)行 信號分析。
[0018] 系統(tǒng)的理論分析如下：經(jīng)過光偏振控制器S102后，光進(jìn)入S103馬赫曾德爾強度調(diào) 制器進(jìn)行調(diào)制，注入的S103的驅(qū)動電信號表達(dá)式為：
[0019]
【主權(quán)項】
1. 一種基于光自動增益控制的微波光子鏈路無雜散動態(tài)范圍提高方法，其特征在于包 括W下內(nèi)容： 微波光子鏈路中通過采用全光譜功率調(diào)諧提高動態(tài)范圍的方法。 光自動增益控制鏈路對光功率自動調(diào)諧的方法。 光自動增益控制鏈路的設(shè)備結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述微波光子鏈路中采用全光譜功率調(diào)諧提高動態(tài)范圍的方法，其 特征在于：調(diào)諧光電探測器的入射光功率，控制S階交調(diào)信號的功率，使其被抑制到噪底之 下，從而消除了 =階交調(diào)信號對基階信號的影響，達(dá)到提高微波光子鏈路無雜散動態(tài)范圍 的作用。
3. 如權(quán)利要求1所述的光自動增益控制鏈路對光功率自動調(diào)諧的方法，其特征在于光 自動增益控制鏈路的設(shè)備結(jié)構(gòu)，具體包括： 布拉格光柵（FBG)、環(huán)形器、光電探測器、電壓轉(zhuǎn)換模塊、強度調(diào)制器。
4. 如權(quán)利要求1所述的光自動增益控制鏈路對光功率自動調(diào)諧的方法，其特征在于， FBG中屯、波長對準(zhǔn)光載波，配合環(huán)形器濾出光載波，對其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并利用光載波與光 學(xué)=階交調(diào)項之間的功率關(guān)系，通過電壓轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生控制電壓。將該電壓注入到探測器 前強度調(diào)制器的直流偏置輸入端口，由于光波干設(shè)原理，光電探測器接收到的光強度會隨 著控制電壓而自動調(diào)諧。
5. 如權(quán)利要求1所述基于光自動增益控制的提高微波光子鏈路無雜散動態(tài)范圍的方 法，其特征在于，利用光自動增益控制鏈路，對探測器前光功率進(jìn)行實時的調(diào)諧，使S階交 調(diào)信號淹沒于噪聲之中，提升了整條鏈路的無雜散動態(tài)范圍。
【專利摘要】提出了一種提高微波光子鏈路無雜散動態(tài)范圍的新方法。本方法在鏈路的光電探測器前增加一個光自動增益控制功能，通過對進(jìn)入探測器的光功率進(jìn)行跟蹤調(diào)諧，使得三階交調(diào)的功率總小于噪底，同時保證基頻項功率在噪底之上，從而達(dá)到提高無雜散動態(tài)范圍的目的。該自動增益鏈路由光分束器、環(huán)形器、布拉格光纖光柵、光電探測器、電壓轉(zhuǎn)換模塊以及一個光強度調(diào)制器構(gòu)成。分束器將接收到的光分為兩束，其中一束作為監(jiān)測光，經(jīng)過光柵濾出載波后進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，形成控制電壓信號。該控制電壓注入探測器前強度調(diào)制器的直流偏置輸入端口，利用光波干涉原理，實現(xiàn)對另一束光的強度控制，達(dá)到了光學(xué)自動增益控制的功能，從而提升了整條鏈路的無雜散動態(tài)范圍。
【IPC分類】H04B10-2507, H04B10-2575
【公開號】CN104639246
【申請?zhí)枴緾N201510036629
【發(fā)明人】喻松, 葉辛萌, 蔣天煒, 李丹, 謝志鵬, 吳銳歡, 顧畹儀
【申請人】北京郵電大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月23日