一種基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)及其工作方法與應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)及其工作方法與應(yīng)用?？芍貥?gòu)RoF系統(tǒng),其特征在于，包括依次連接的直調(diào)激光器、電光調(diào)制器和調(diào)諧單元；電光調(diào)制器連接有本振源；調(diào)諧單元包括兩路并聯(lián)設(shè)置的開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器，開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器包括串聯(lián)設(shè)置的可調(diào)諧光濾波器和MZI光開(kāi)關(guān)。該系統(tǒng)采用直調(diào)加外調(diào)的方式產(chǎn)生光載毫米波并調(diào)制；在光載毫米波的上變頻方案中，直調(diào)加外調(diào)的方式避免了利用兩個(gè)MZM實(shí)現(xiàn)上變頻或利用光纖或半導(dǎo)體器件中的非線性實(shí)現(xiàn)上變頻，在實(shí)現(xiàn)倍頻效果的同時(shí)降低了成本、減少?gòu)?fù)雜度、提高穩(wěn)定性。
【專利說(shuō)明】
一種基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)及其工 作方法與應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)及其工作方法與 應(yīng)用，屬于光纖通信的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能終端設(shè)備的流行，可視電話高清視頻等多媒體業(yè)務(wù)的普及，以及對(duì)安全 監(jiān)控遠(yuǎn)程醫(yī)療等高品質(zhì)服務(wù)的追求，個(gè)人家庭網(wǎng)絡(luò)得到了飛速發(fā)展，以圖像、視頻等多媒體 業(yè)務(wù)為主的室內(nèi)通信量驟然增加。另外，以高舒適度為目標(biāo)的家庭網(wǎng)絡(luò)，要求在室內(nèi)提供無(wú) 線的高速多媒體接入服務(wù)來(lái)滿足用戶靈活便捷的通信和娛樂(lè)需求。除了家庭網(wǎng)絡(luò)，在其它 場(chǎng)合，如辦公大樓、工業(yè)園區(qū)、機(jī)場(chǎng)大廳以及大型商場(chǎng)等，也有像視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控、高速 多媒體接入等高數(shù)據(jù)量的無(wú)線通信需求。雖然光網(wǎng)絡(luò)傳輸速率能到達(dá)l〇Gbit/ S，但是末端 無(wú)線傳輸，例如WiFi、W頂AX、3G/4G都不能到達(dá)Gbit/s傳輸量級(jí)?？梢?jiàn)未來(lái)個(gè)人、企業(yè)及公共 場(chǎng)所對(duì)無(wú)線通信容量需求的急劇增加，會(huì)對(duì)目前現(xiàn)有無(wú)線接入技術(shù)提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。接入網(wǎng) 要承載多種多樣的業(yè)務(wù)，需要區(qū)別用戶和業(yè)務(wù)，實(shí)施不同的策略，為不同的用戶提供差異化 的業(yè)務(wù)。同時(shí)，在能耗方面，電信運(yùn)營(yíng)商部署建設(shè)的通信基站數(shù)目驟增，且基站所占的功耗 通常高達(dá)70%以上，這將導(dǎo)致蜂窩移動(dòng)通信面臨巨大的能耗危機(jī)。
[0003] RoF光載無(wú)線接入系統(tǒng)，是以光纖作為有線鏈路的傳輸介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)高帶寬信號(hào) 的傳輸，這就要求對(duì)應(yīng)的無(wú)線鏈路能夠完成高帶寬信號(hào)的傳輸。RoF可以與各種網(wǎng)絡(luò)（2G、 36、46、11?1、111^乂)融合，以達(dá)到集中控制、共享昂貴器件、動(dòng)態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)、降低成本的目 的。與現(xiàn)有的2G/3G移動(dòng)通信系統(tǒng)的融合中，RoF主要應(yīng)用于微小區(qū)和室內(nèi)覆蓋，作為現(xiàn)有移 動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充。面對(duì)低頻的電磁波頻段大多已被劃分且可用頻帶窄的現(xiàn)狀，更多的研 究目光開(kāi)始投向高頻的毫米波頻段。在毫米波通信中，60GHz的毫米波通信具有諸多優(yōu)點(diǎn)： 波長(zhǎng)短、帶寬寬、傳輸速率高很容易實(shí)現(xiàn)Gbit/s的傳輸速率、免許可性和國(guó)際通用性、解決 頻率復(fù)用問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)；隨著微波頻段的不斷提高，對(duì)相應(yīng)的如放大器、濾波器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器 等一系列微波處理器件的帶寬要求也隨之升高，有的甚至已經(jīng)到達(dá)毫米波段。在傳統(tǒng)電域 上對(duì)信號(hào)處理，由于基于電子結(jié)構(gòu)的微波處理存在響應(yīng)頻率等電子瓶頸，高頻器件成本將 變得非常昂貴。所以高頻毫米波通信一直以來(lái)就成為研究熱點(diǎn)，在光載毫米波的上變頻方 案中，包括利用兩個(gè)馬赫曾得爾調(diào)制器實(shí)現(xiàn)上變頻，利用光纖或半導(dǎo)體器件中的非線性實(shí) 現(xiàn)上變頻等，但這些技術(shù)仍然面臨高成本、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性不夠等問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了其商 業(yè)應(yīng)用。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有一種將開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器應(yīng)用到RoF系統(tǒng)的裝置和方 法。關(guān)于可調(diào)諧濾波器，中國(guó)專利CN105629523A公開(kāi)了一種基于鈮酸鋰的可調(diào)諧光濾波器 及其應(yīng)用。本發(fā)明所述基于鈮酸鋰的可調(diào)諧光濾波器，巧妙利用鈮酸鋰晶體的特性，基于電 光效應(yīng)改變折射率，從而可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)相鄰波導(dǎo)的光程差，實(shí)現(xiàn)改變器件的可調(diào)諧范圍；另 外，本發(fā)明所述基于鈮酸鋰的可調(diào)諧光濾波器，基于電光效應(yīng)通過(guò)在電極加適當(dāng)電壓改變 晶體折射率從而改變光程，即改變了相鄰波導(dǎo)內(nèi)不同波長(zhǎng)光的相位差，經(jīng)輸出通道波導(dǎo)輸 出后，不同波長(zhǎng)完成解復(fù)用，拓展了陣列波導(dǎo)光柵可調(diào)諧能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu) R〇F系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明還提供一種上述可重構(gòu)RoF系統(tǒng)的工作方法。
[0007]本發(fā)明還提供一種利用上述可重構(gòu)R〇F系統(tǒng)進(jìn)行射頻載波多種頻率重構(gòu)和信號(hào)調(diào) 制格式轉(zhuǎn)換的方法。
[0008] 術(shù)語(yǔ)說(shuō)明：
[0009] MZM:Mach-Zehnder Modulator的縮寫(xiě)，馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器，是將輸入光分成兩路 相等的信號(hào)分別進(jìn)入調(diào)制器的兩個(gè)光支路。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0011] -種基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)，包括依次連接的直調(diào)激光 器、電光調(diào)制器和調(diào)諧單元；電光調(diào)制器連接有本振源;調(diào)諧單元包括兩路并聯(lián)設(shè)置的開(kāi)關(guān) 鍵控可調(diào)諧光濾波器，開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器包括串聯(lián)設(shè)置的可調(diào)諧光濾波器和MZI光 開(kāi)關(guān)。
[0012] 優(yōu)選的，調(diào)諧單元的輸出端連接有遠(yuǎn)端天線單元。
[0013] 優(yōu)選的，電光調(diào)制器的輸出端通過(guò)摻鉺光纖放大器與調(diào)諧單元的輸入端連接。
[0014] 優(yōu)選的，所述電光調(diào)制器為MZM;可調(diào)諧光濾波器為AWG可調(diào)諧光濾波器。AWG可調(diào) 諧濾波器是一種基于鈮酸鋰的可調(diào)諧光濾波器，包括自上而下依次疊加設(shè)置的上限制層、 鈮酸鋰波導(dǎo)層和下限制層;上限制層的上表面設(shè)置有上電極，下限制層的下表面設(shè)置有下 電極。所述鈮酸鋰波導(dǎo)層為上表面設(shè)置有陣列波導(dǎo)光柵的鈮酸鋰薄膜;所述上電極包括相 互插接的偶數(shù)波導(dǎo)電極和奇數(shù)波導(dǎo)電極；當(dāng)奇偶波導(dǎo)加載同相電壓時(shí)，實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)可調(diào)； 當(dāng)波導(dǎo)加載有反向電極電壓時(shí)實(shí)現(xiàn)通帶寬度可調(diào)。MZI光開(kāi)關(guān)通過(guò)加載電極電壓控制兩臂 的相位差，使得兩路光在干涉后出現(xiàn)功率極值，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)通斷(具體結(jié)構(gòu)可見(jiàn)中國(guó)專利公開(kāi) 號(hào)CN105629523A公開(kāi)的一種基于鈮酸鋰的可調(diào)諧光濾波器及其應(yīng)用）。
[0015] 一種上述可重構(gòu)RoF系統(tǒng)的工作方法，包括步驟如下，基帶信號(hào)通過(guò)直調(diào)激光器調(diào) 制到光載波上，直調(diào)激光器輸出的光載波進(jìn)入MZM，本振源產(chǎn)生的正弦波信號(hào)加載到MZM上， 調(diào)整加載在MZM上、下兩臂上正弦波信號(hào)的相位以及直流偏置電壓，MZM輸出雙邊帶調(diào)制信 號(hào)DSB;雙邊帶調(diào)制信號(hào)DSB進(jìn)入調(diào)諧單元;上下兩路可調(diào)諧濾波器分別濾出任意階邊帶;控 制加載在MZI光開(kāi)關(guān)上的電極電壓，MZI光開(kāi)關(guān)動(dòng)態(tài)有序通斷，兩路可調(diào)諧光濾波器濾出的 邊帶信號(hào)同步傳輸或時(shí)分復(fù)用傳輸。
[0016] 優(yōu)選的，雙邊帶調(diào)制信號(hào)DSB經(jīng)過(guò)摻鉺光纖放大器放大后，進(jìn)入調(diào)諧單元。
[0017] 優(yōu)選的，所述基帶信號(hào)為吉比特量級(jí)的基帶信號(hào)。
[0018] 一種利用上述可重構(gòu)RoF系統(tǒng)進(jìn)行射頻載波多種頻率重構(gòu)和信號(hào)調(diào)制格式轉(zhuǎn)換的 方法，包括步驟如下：
[0019] 1)射頻載波頻率的可重構(gòu)模式
[0020] A1、通過(guò)加載在MZI光開(kāi)關(guān)上的控制序列控制兩個(gè)MZI光開(kāi)關(guān)上的電極電壓使MZI 光開(kāi)關(guān)全通；
[0021] A2、調(diào)整加載在兩路可調(diào)諧光濾波器上的驅(qū)動(dòng)電壓，進(jìn)行濾波器中心波長(zhǎng)和通帶 寬度調(diào)諧，濾出一階單邊帶、二階單邊帶或中心載波；
[0022] A3、攜帶有任意兩個(gè)邊帶的信號(hào)復(fù)用后經(jīng)過(guò)光纖傳輸，在遠(yuǎn)端接收端進(jìn)行光外差 接收實(shí)現(xiàn)信號(hào)的多種倍頻。
[0023]微波信號(hào)經(jīng)過(guò)功放等處理供用戶使用。
[0024] 2)信號(hào)調(diào)制格式轉(zhuǎn)換模式
[0025] B1、調(diào)整可調(diào)諧光濾波器上的電極電壓，改變通帶寬度，每路可調(diào)諧光濾波器只濾 出一階的單邊帶信號(hào)和中心載波;例如調(diào)整上路濾波器使其只能通過(guò)一階上邊帶和中心載 波，下路濾波器通過(guò)一階下邊帶和中心載波。這樣邊帶經(jīng)過(guò)有序通斷的光開(kāi)關(guān)后，時(shí)域上的 上階邊帶和下階邊帶信號(hào)波形不再是連續(xù)的。
[0026] B2、當(dāng)加載在MZI光開(kāi)關(guān)上的控制序列為00K信號(hào)調(diào)制序列的NRZ序列時(shí)，規(guī)定控制 序列為〇或1時(shí)，上下兩個(gè)MZI光開(kāi)關(guān)有一路通路；
[0027] B3、每路可調(diào)諧光濾波器輸出的兩路信號(hào)復(fù)用在一起，產(chǎn)生BPSK調(diào)制格式的微波 信號(hào)。兩路信號(hào)復(fù)用在一起后，可以看成按照NRZ時(shí)序依次組合排列的信號(hào)，時(shí)域上成為完 整的信號(hào)。由于經(jīng)過(guò)MZM調(diào)制后的雙邊帶信號(hào)上下邊帶信號(hào)之間相位相差為π，所以復(fù)用后 的光信號(hào)出現(xiàn)上下兩路信號(hào)交替組合時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)η相位差，也就是00K信號(hào)調(diào)制序列出現(xiàn)0 和1交替時(shí)，復(fù)用信號(hào)出現(xiàn)相位差I(lǐng)調(diào)制信號(hào)就相當(dāng)于BPSK的調(diào)制格式。信號(hào)經(jīng)過(guò)光纖復(fù)用 傳輸，在遠(yuǎn)端天線單元進(jìn)行光外差接收，就產(chǎn)生了 BPSK調(diào)制格式的微波信號(hào)。
[0028] 優(yōu)選的，步驟A3后還包括遠(yuǎn)端天線單元反饋區(qū)域信道使用情況的步驟，中心局根 據(jù)遠(yuǎn)端天線單元反饋的消息調(diào)整加載在可調(diào)諧光濾波器上的驅(qū)動(dòng)電壓，控制濾波器中心波 長(zhǎng)和通帶寬度，對(duì)不同階次的邊帶信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾，光邊帶信號(hào)復(fù)用傳輸后在遠(yuǎn)端天線單元 進(jìn)行光外差接收，形成多種頻率的倍頻。該步驟實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)多頻段R〇F網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了 R〇F系統(tǒng)中多種射頻頻率的動(dòng)態(tài)切換。
[0029] 關(guān)于中心局：RoF系統(tǒng)中，遠(yuǎn)端天線單元(基站）只包含光電轉(zhuǎn)換功放這些簡(jiǎn)單功 能，資源管理和信號(hào)處理集中于中心站，這樣基站結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便部署，成本低。中心站共享 能力強(qiáng)，便于集中管理維護(hù)、資源調(diào)度。
[0030] 優(yōu)選的，在信號(hào)調(diào)制格式轉(zhuǎn)換模式下，當(dāng)加載在MZI光開(kāi)關(guān)上的控制序列為NRZ變 換得到的差分編碼序列時(shí)，產(chǎn)生DPSK調(diào)制格式的微波信號(hào)。在數(shù)字調(diào)制原理上分析，查分編 碼調(diào)制序列是由00K調(diào)制序列變換而來(lái)的相對(duì)碼，仍舊是'0'和'1'序列。所以，類比BPSK調(diào) 制格式轉(zhuǎn)換的方法，只要加載在開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器上的序列為差分編碼序列，就能 實(shí)現(xiàn)信號(hào)從00K調(diào)制格式到DPSK調(diào)制格式轉(zhuǎn)換。
[0031] 本發(fā)明的有益效果為：
[0032] 1、本發(fā)明所述基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)，采用直調(diào)加外調(diào) 的方式產(chǎn)生光載毫米波并調(diào)制；在光載毫米波的上變頻方案中，直調(diào)加外調(diào)的方式避免了 利用兩個(gè)MZM實(shí)現(xiàn)上變頻或利用光纖或半導(dǎo)體器件中的非線性實(shí)現(xiàn)上變頻，在實(shí)現(xiàn)倍頻效 果的同時(shí)降低了成本、減少?gòu)?fù)雜度、提高穩(wěn)定性；
[0033] 2、本發(fā)明所述基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)的射頻載波頻率的 可重構(gòu)模式，通過(guò)兩路濾波器對(duì)雙邊帶信號(hào)分別進(jìn)行邊帶濾波，濾出的兩路信號(hào)可以是中 心載波、一階上下邊帶、二階上下邊帶中的任意兩個(gè);所以兩路光邊帶信號(hào)經(jīng)過(guò)復(fù)用傳輸 后，在遠(yuǎn)端天線單元進(jìn)行光外差接收，可以產(chǎn)生多種倍頻效果;在R〇F系統(tǒng)中這種射頻切換 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)R〇F可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，完成RoF系統(tǒng)中射頻信號(hào)多種頻率動(dòng)態(tài)切換；
[0034] 3、本發(fā)明所述基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)制格式轉(zhuǎn) 換模式，解決了直調(diào)加外調(diào)R〇F系統(tǒng)只能產(chǎn)生00K信號(hào)的缺點(diǎn)；依據(jù)上邊帶信號(hào)和下邊帶信 號(hào)相位相差為η的原理，利用開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器，按NRZ序列依次濾出上邊帶或者下 邊帶，復(fù)用傳輸后在遠(yuǎn)端天線單元進(jìn)行光外差接收，射頻信號(hào)即為BPSK信號(hào)；按由NRZ序列 變換來(lái)的差分編碼序列依次濾出上邊帶或者下邊帶，復(fù)用傳輸后在遠(yuǎn)端天線單元進(jìn)行光外 差接收，射頻信號(hào)即為DPSK信號(hào);無(wú)線傳輸中相位調(diào)制具有幅度恒定的特點(diǎn)，在抗噪聲和抗 非線性能力方面具有優(yōu)勢(shì)，因此BPSK調(diào)制和DPSK調(diào)制相對(duì)于00K調(diào)制更有優(yōu)勢(shì)；
[0035] 4、本發(fā)明所述基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)，利用AWG可調(diào)諧光 濾波器和MZI光開(kāi)關(guān)集成對(duì)邊帶信號(hào)進(jìn)行濾波、動(dòng)態(tài)通斷等處理，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的射頻信號(hào) 多種頻率動(dòng)態(tài)切換、信號(hào)調(diào)制格式轉(zhuǎn)換的動(dòng)態(tài)可調(diào)功能;在中心控制指令的協(xié)調(diào)下，完全可 以實(shí)現(xiàn)多頻段、雙信號(hào)調(diào)制格式的動(dòng)態(tài)切換，成為承載多業(yè)務(wù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)；
[0036] 5、本發(fā)明所述基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)，使用AWG可調(diào)諧光 濾波器，該濾波器具有中心波長(zhǎng)，通帶寬度精確可調(diào)并且通帶寬度窄的優(yōu)點(diǎn)，所以在濾出邊 帶信號(hào)的過(guò)程中，有用信號(hào)比較干凈，不會(huì)在傳輸過(guò)程產(chǎn)生大的噪聲和冗余信號(hào)，提高了信 號(hào)傳輸質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1為本發(fā)明所述基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖2為本發(fā)明所述開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖3為00K信號(hào)轉(zhuǎn)換為BPSK信號(hào)和DPSK信號(hào)的波形原理圖；
[0040]圖4為本發(fā)明所述MZM的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。
[0042] 實(shí)施例1
[0043] 如圖1-2所示。
[0044] -種基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)，包括依次連接的直調(diào)激光 器、電光調(diào)制器和調(diào)諧單元；電光調(diào)制器連接有本振源;調(diào)諧單元包括兩路并聯(lián)設(shè)置的開(kāi)關(guān) 鍵控可調(diào)諧光濾波器，開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器包括串聯(lián)設(shè)置的可調(diào)諧光濾波器和MZI光 開(kāi)關(guān)。
[0045] 實(shí)施例2
[0046] 如實(shí)施例1所述的基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)，其區(qū)別在于， 調(diào)諧單元的輸出端連接有遠(yuǎn)端天線單元。
[0047] 實(shí)施例3
[0048]如實(shí)施例1所述的基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)，其區(qū)別在于， 電光調(diào)制器的輸出端通過(guò)摻鉺光纖放大器(即圖1中的m)FA)與調(diào)諧單元的輸入端連接。
[0049] 實(shí)施例4
[0050] 如圖4所示。
[00511如實(shí)施例1所述的基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)，其區(qū)別在于， 所述電光調(diào)制器為MZM;可調(diào)諧光濾波器為AWG可調(diào)諧光濾波器。AWG可調(diào)諧濾波器是一種基 于鈮酸鋰的可調(diào)諧光濾波器，包括自上而下依次疊加設(shè)置的上限制層、鈮酸鋰波導(dǎo)層和下 限制層;上限制層的上表面設(shè)置有上電極，下限制層的下表面設(shè)置有下電極。所述鈮酸鋰波 導(dǎo)層為上表面設(shè)置有陣列波導(dǎo)光柵的鈮酸鋰薄膜;所述上電極包括相互插接的偶數(shù)波導(dǎo)電 極和奇數(shù)波導(dǎo)電極;當(dāng)奇偶波導(dǎo)加載同相電壓時(shí)，實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)可調(diào)；當(dāng)波導(dǎo)加載有反向電 極電壓時(shí)實(shí)現(xiàn)通帶寬度可調(diào)。MZI光開(kāi)關(guān)通過(guò)加載電極電壓控制兩臂的相位差，使得兩路光 在干涉后出現(xiàn)功率極值，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)通斷。
[0052] 實(shí)施例5
[0053]如實(shí)施例1-4所述可重構(gòu)RoF系統(tǒng)的工作方法，包括步驟如下，速率為2.5Gbit/s的 00K信號(hào)通過(guò)直調(diào)激光器調(diào)制到光載波上，直調(diào)激光器輸出的光載波進(jìn)入MZM，本振源產(chǎn)生 15GHz的正弦波信號(hào)加載到MZM上，調(diào)整加載在MZM上、下兩臂上正弦波信號(hào)的相位以及直流 偏置電壓，加載在MZM上、下兩臂的射頻信號(hào)的相位差為π，直流偏置電壓*ν π//2的( 的半波電壓），ΜΖΜ輸出雙邊帶調(diào)制信號(hào)DSB;雙邊帶調(diào)制信號(hào)DSB進(jìn)入調(diào)諧單元;上下兩路可 調(diào)諧濾波器分別濾出任意階邊帶;控制加載在ΜΖΙ光開(kāi)關(guān)上的電極電壓，ΜΖΙ光開(kāi)關(guān)動(dòng)態(tài)有 序通斷，兩路可調(diào)諧光濾波器濾出的邊帶信號(hào)同步傳輸或時(shí)分復(fù)用傳輸。
[0054] 實(shí)施例6
[0055]如實(shí)施例5所述的可重構(gòu)RoF系統(tǒng)的工作方法，其區(qū)別在于，雙邊帶調(diào)制信號(hào)DSB經(jīng) 過(guò)摻鉺光纖放大器放大后，進(jìn)入調(diào)諧單元。
[0056] 實(shí)施例7
[0057] 一種利用實(shí)施例1-4所述可重構(gòu)RoF系統(tǒng)進(jìn)行射頻載波多種頻率重構(gòu)和信號(hào)調(diào)制 格式轉(zhuǎn)換的方法，包括步驟如下：
[0058] 1)射頻載波頻率的可重構(gòu)模式
[0059] A1、通過(guò)加載在MZI光開(kāi)關(guān)上的控制序列控制兩個(gè)MZI光開(kāi)關(guān)上的電極電壓使MZI 光開(kāi)關(guān)全通；
[0060] 基帶信號(hào)加載到直調(diào)激光器，激光器輸出信號(hào)設(shè)為ΑΕοθΡ、光載毫米 波信號(hào)進(jìn)入MZM進(jìn)行調(diào)制，MZM上下兩臂加載幅度相同、頻率為Ω，初始相位相差 為Θ的正弦本振信號(hào)Vi(t) = cos( Ω t)，V2(t) = cos( Ω t+θ) ;MZM輸出雙邊帶調(diào)制信號(hào)
，當(dāng)正弦本振信號(hào)相位差θ =31，直流 偏置電壓為VV2時(shí)，對(duì)輸出信號(hào)按貝塞爾函數(shù)展開(kāi)為：
[0061]
l)Qt]}，只考慮一階、二階信號(hào)，同時(shí)把Ειη = Ε(^ω?帶入公式得Ε?ΡΑΕ(〇()(你)eM-jKPji) (伽)fl)t-J2(你)Θ」(ω+2Ω)_-Η你) 2Ω)?]，其中信號(hào)包含角頻率為 ω 的中 心載波、角頻率為ω ± Ω的一階上下邊帶、角頻率為ω ±2 Ω二階上下邊帶，其他高階邊帶 忽略；
[0062] Α2、調(diào)整加載在兩路可調(diào)諧光濾波器上的驅(qū)動(dòng)電壓，進(jìn)行濾波器中心波長(zhǎng)和通帶 寬度調(diào)諧，濾出一階單邊帶、二階單邊帶或中心載波；
[0063] A3、攜帶有任意兩個(gè)邊帶的信號(hào)復(fù)用后經(jīng)過(guò)光纖傳輸，在遠(yuǎn)端接收端進(jìn)行光外差 接收實(shí)現(xiàn)信號(hào)的多種倍頻；
[0064]二階邊帶與中心載波或者一階上邊帶與一階下邊帶拍頻實(shí)現(xiàn)二倍頻，產(chǎn)生30GHz 微波信號(hào);一階上邊帶與二階下邊帶拍頻或者一階下邊帶與二階上邊帶拍頻實(shí)現(xiàn)三倍頻效 果，產(chǎn)生45GHz微波信號(hào);二階上邊帶與二階下邊帶拍頻實(shí)現(xiàn)四倍頻效果，產(chǎn)生60GHz微波信 號(hào)。
[0065]微波信號(hào)經(jīng)過(guò)功放等處理供用戶使用。
[0066] 2)信號(hào)調(diào)制格式轉(zhuǎn)換模式
[0067] B1、調(diào)整可調(diào)諧光濾波器上的電極電壓，改變通帶寬度，每路可調(diào)諧光濾波器只濾 出一階的單邊帶信號(hào)和中心載波；
[0068] B2、當(dāng)加載在MZI光開(kāi)關(guān)上的控制序列為00K信號(hào)調(diào)制序列的NRZ序列時(shí)，規(guī)定控制 序列為〇或1時(shí)，上下兩個(gè)MZI光開(kāi)關(guān)有一路通路；當(dāng)控制序列出現(xiàn)0時(shí)，上路MZI光開(kāi)關(guān)通路， 下路MZI光開(kāi)關(guān)斷路；當(dāng)控制序列出現(xiàn)1時(shí)，上路MZI光開(kāi)關(guān)斷路，下路MZI光開(kāi)關(guān)通路。在時(shí) 序上，當(dāng)控制序列出現(xiàn)0時(shí)一階上邊帶和中心載波被濾出，當(dāng)控制序列出現(xiàn)1時(shí)一階下邊帶 和中心載波被濾出。
[0069] B3、每路可調(diào)諧光濾波器輸出的兩路信號(hào)復(fù)用在一起，按照NRZ序列的上下階邊帶 信號(hào)的時(shí)域上交替排列；由貝塞爾展開(kāi)式可得，雙邊帶調(diào)制信號(hào)的上下邊帶的相位差為I 上下階信號(hào)交替就出現(xiàn)η相位差，可以看成BPSK信號(hào)，經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)端天線單元接收后得到的信號(hào) 為2A 2Jo (β) J! (β) cos ( ω mt)和2A2Jo (β) J! (β) cos ( ω mt+Ji)，調(diào)制后射頻信號(hào)就相當(dāng)于 15GHz 的 BPSK調(diào)制格式的信號(hào)。兩路信號(hào)復(fù)用在一起后，可以看成按照NRZ時(shí)序依次組合排列的信 號(hào)，時(shí)域成為完整的信號(hào)。由于經(jīng)過(guò)MZM調(diào)制后的雙邊帶信號(hào)上下邊帶信號(hào)之間相位相差為 I所以復(fù)用后的光信號(hào)出現(xiàn)上下兩路信號(hào)交替組合時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)η相位差，也就是00K信號(hào) 調(diào)制序列出現(xiàn)〇和1交替時(shí)，復(fù)用信號(hào)出現(xiàn)相位差L調(diào)制信號(hào)就相當(dāng)于BPSK的調(diào)制格式。信 號(hào)經(jīng)過(guò)光纖復(fù)用傳輸，在遠(yuǎn)端天線單元進(jìn)行光外差接收，就產(chǎn)生了 BPSK調(diào)制格式的微波信 號(hào)。
[0070] 實(shí)施例8
[0071]如實(shí)施例7所述可重構(gòu)RoF系統(tǒng)進(jìn)行射頻載波多種頻率重構(gòu)的方法，其區(qū)別在于， 步驟A3后還包括遠(yuǎn)端天線單元反饋區(qū)域信道使用情況的步驟，中心局根據(jù)遠(yuǎn)端天線單元反 饋的消息調(diào)整加載在可調(diào)諧光濾波器上的驅(qū)動(dòng)電壓，控制濾波器中心波長(zhǎng)和通帶寬度，對(duì) 不同階次的邊帶信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾，光邊帶信號(hào)復(fù)用傳輸后在遠(yuǎn)端天線單元進(jìn)行光外差接收， 形成多種頻率的倍頻。該步驟實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)多頻段RoF網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了 RoF系統(tǒng)中多種射 頻頻率的動(dòng)態(tài)切換。
[0072] 實(shí)施例9
[0073]如實(shí)施例7所述可重構(gòu)RoF系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)調(diào)制格式轉(zhuǎn)換的方法，其區(qū)別在于，在信 號(hào)調(diào)制格式轉(zhuǎn)換模式下，當(dāng)加載在MZI光開(kāi)關(guān)上的控制序列為NRZ變換得到的差分編碼序列 時(shí)，產(chǎn)生DPSK調(diào)制格式的微波信號(hào)。在數(shù)字調(diào)制原理上分析，查分編碼調(diào)制序列是由00K調(diào) 制序列變換而來(lái)的相對(duì)碼，仍舊是'〇'和'1'序列。所以，類比BPSK調(diào)制格式轉(zhuǎn)換的方法，只 要加載在開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器上的序列為差分編碼序列，就能實(shí)現(xiàn)信號(hào)從00K調(diào)制格 式到DPSK調(diào)制格式轉(zhuǎn)換。如圖3所示為00K調(diào)制格式的信號(hào)到BPSK調(diào)制格式和DPSK調(diào)制格式 的轉(zhuǎn)換示意圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)R 0 F系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接 的直調(diào)激光器、電光調(diào)制器和調(diào)諧單元；電光調(diào)制器連接有本振源；調(diào)諧單元包括兩路并聯(lián) 設(shè)置的開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器，開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器包括串聯(lián)設(shè)置的可調(diào)諧光濾波 器和MZI光開(kāi)關(guān)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)R 〇 F系統(tǒng)，其特征在 于，調(diào)諧單元的輸出端連接有遠(yuǎn)端天線單元。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)R 〇 F系統(tǒng)，其特征在 于，電光調(diào)制器的輸出端通過(guò)摻鉺光纖放大器與調(diào)諧單元的輸入端連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于開(kāi)關(guān)鍵控可調(diào)諧光濾波器的可重構(gòu)R 〇 F系統(tǒng)，其特征在 于，所述電光調(diào)制器為MZM;可調(diào)諧光濾波器為AWG可調(diào)諧光濾波器。5. -種權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述可重構(gòu)R 〇 F系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括步 驟如下，基帶信號(hào)通過(guò)直調(diào)激光器調(diào)制到光載波上，直調(diào)激光器輸出的光載波進(jìn)入MZM，本 振源產(chǎn)生的正弦波信號(hào)加載到MZM上，調(diào)整加載在MZM上、下兩臂上正弦波信號(hào)的相位以及 直流偏置電壓，MZM輸出雙邊帶調(diào)制信號(hào)DSB;雙邊帶調(diào)制信號(hào)DSB進(jìn)入調(diào)諧單元;上下兩路 可調(diào)諧濾波器分別濾出任意階邊帶;控制加載在MZI光開(kāi)關(guān)上的電極電壓，MZI光開(kāi)關(guān)動(dòng)態(tài) 有序通斷，兩路可調(diào)諧光濾波器濾出的邊帶信號(hào)同步傳輸或時(shí)分復(fù)用傳輸。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述可重構(gòu)R 〇 F系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，雙邊帶調(diào)制信號(hào)DSB 經(jīng)過(guò)摻鉺光纖放大器放大后，進(jìn)入調(diào)諧單元。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述可重構(gòu)R 〇 F系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述基帶信號(hào)為吉 比特量級(jí)的基帶信號(hào)。8. -種利用權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述可重構(gòu)R 〇 F系統(tǒng)進(jìn)行射頻載波多種頻率重構(gòu) 和信號(hào)調(diào)制格式轉(zhuǎn)換的方法，其特征在于，包括步驟如下： 1) 射頻載波頻率的可重構(gòu)模式 Al、通過(guò)加載在MZI光開(kāi)關(guān)上的控制序列控制兩個(gè)MZI光開(kāi)關(guān)上的電極電壓使MZI光開(kāi) 關(guān)全通； A2、調(diào)整加載在兩路可調(diào)諧光濾波器上的驅(qū)動(dòng)電壓，進(jìn)行濾波器中心波長(zhǎng)和通帶寬度 調(diào)諧，濾出一階單邊帶、二階單邊帶或中心載波； A3、攜帶有任意兩個(gè)邊帶的信號(hào)復(fù)用后經(jīng)過(guò)光纖傳輸，在遠(yuǎn)端接收端進(jìn)行光外差接收 實(shí)現(xiàn)信號(hào)的多種倍頻； 2) 信號(hào)調(diào)制格式轉(zhuǎn)換模式 B1、調(diào)整可調(diào)諧光濾波器上的電極電壓，改變通帶寬度，每路可調(diào)諧光濾波器只濾出一 階的單邊帶信號(hào)和中心載波； B2、當(dāng)加載在MZI光開(kāi)關(guān)上的控制序列為OOK信號(hào)調(diào)制序列的NRZ序列時(shí)，規(guī)定控制序列 為0或1時(shí)，上下兩個(gè)MZI光開(kāi)關(guān)有一路通路； B3、每路可調(diào)諧光濾波器輸出的兩路信號(hào)復(fù)用在一起，產(chǎn)生BPSK調(diào)制格式的微波信號(hào)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的可重構(gòu)R 〇 F系統(tǒng)進(jìn)行射頻載波多種頻率重構(gòu)的方法，其特征 在于，步驟A3后還包括遠(yuǎn)端天線單元反饋區(qū)域信道使用情況的步驟，中心局根據(jù)遠(yuǎn)端天線 單元反饋的消息調(diào)整加載在可調(diào)諧光濾波器上的驅(qū)動(dòng)電壓，控制濾波器中心波長(zhǎng)和通帶寬 度，對(duì)不同階次的邊帶信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾，光邊帶信號(hào)復(fù)用傳輸后在遠(yuǎn)端天線單元進(jìn)行光外差 接收，形成多種頻率的倍頻。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可重構(gòu)R 0 F系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)調(diào)制格式轉(zhuǎn)換的方法，其特征在 于，在信號(hào)調(diào)制格式轉(zhuǎn)換模式下，當(dāng)加載在MZI光開(kāi)關(guān)上的控制序列為NRZ變換得到的差分 編碼序列時(shí)，產(chǎn)生DPSK調(diào)制格式的微波信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04B10/2575GK105897339SQ201610506277
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月30日
【發(fā)明人】季偉, 孫凱, 尹銳, 李瀟, 吳寵昊, 李江月
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)