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光子学宽带 微波单边带调制的方法

阅读：96发布：2020-05-12

专利汇可以提供光子学宽带微波单边带调制的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种光子学宽带微波单边带调制的方法，该方法涉及微波技术领域和光通信技术领域。所述方法如附图所示，包括激光器 LD、偏振复用双平行马曾调制器 PDM‑DPMZM、光带通滤波器 OBPF、光电探测器PD、微波正交耦合器 Hybrid、微波功分器。本方法利用PDM‑DPMZM和OBPF构造了一对正交上变频器，将正交的中频IF 信号通过本振 LO信号上变频后，经PD 拍频后得到只有上边带或下边带的射频RF信号。本发明结构简单，带宽大，同时对边带和载波有较高的抑制比。，下面是光子学宽带微波单边带调制的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光子学宽带微波单边带调制的方法，包括激光器LD、偏振复用双平行马曾调制器PDM-DPMZM、光带通滤波器OBPF、光电探测器PD、微波正交耦合器Hybrid、微波功分器；其特征在于，LD的输出端连接PDM-DPMZM的输入端、PDM-DPMZM的输出端连接OBPF的输入端、OBPF的输出端连接PD，所述PDM-DPMZM由一个光分束器、上下并联的两个双平行马曾调制器DPMZM以及一个偏振合束器PBC构成；第一个DPMZM内部有两个并联的马曾调制器MZM，记为Xa、Xb，第二个DPMZM内部的两个MZM记为Ya、Yb，四个MZM均工作在最小点；中频信号通过微波正交耦合器分为两个正交分量，0度分量加载到Xa的射频口，90度分量加载到Ya的射频口，本振LO信号通过微波功分器分为两路，分别加载到Xb和Yb的射频口；OBPF用于滤除LO调制的一个边带；调整第一个DPMZM的主偏置角，使其比第二个DPMZM主偏置角小90度，经PD 拍频后产生下边带信号，上边带和载波被抑制，调整第一个DPMZM的主偏置角，使其比第二个DPMZM主偏置角大90度，经PD拍频后产生上边带信号，下边带和载波被抑制。
2.根据权利要求1所述的一种光子学宽带微波单边带调制的方法，其特征在于，可以通过调节两个DPMZM的主偏置角，使两个上变频器严格正交，进而提高边带抑制比。

说明书全文

光子学宽带 微波单边带调制的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及微波技术领域和光通信技术领域，主要涉及光子学宽带微波单边带调制技术。

背景技术

[0002] 单边带调制具有节省频带资源、功耗小等优点，在雷达、无线通信等电子系统中具有较广泛的应用。

[0003] 传统的微波信号单边带调制器的核心器件是微波混频器和移相器，存在带宽受限、电磁干扰严重等问题，另外由于微波混频器不对称、移相器误差等会引起载波泄露、边带抑制比差等问题。

[0004] 目前光通信及光信号处理技术发展迅猛，基于光子学的微波信号混频和移相技术具有瞬时带宽大、频率调谐性好、无电磁干扰等优点，得到了广泛的研究。但光子学宽带微波信号单边带调制技术却少有人研究。

发明内容

[0005] 本发明提出一种光子学宽带微波单边带调制的方法。本方法利用偏振复用双平行马曾调制器PDM-DPMZM构造了一对正交上变频器，结合中频IF正交耦合器，可以上变频得到只有上边带或下边带的射频RF信号。该发明中，IF 和本振LO信号的频率可在大范围内调谐，具有传统微波单边带调制器无法达到的带宽优势。两个上变频信号的相位差可以精确地调整为90度，以提高边带抑制比。另外该发明中IF和LO采用抑制载波调制，可以提高载波抑制比。

[0006] 本发明所采用的技术方案是：所述装置包括激光器LD、PDM-DPMZM、光带通滤波器OBPF、光电探测器PD、微波正交耦合器Hybrid、微波功分器。 LD的输出口连接PDM-DPMZM的光信号输入端；PDM-DPMZM的光信号输出端连接OBPF的输入端；OBPF的输出端连接PD。

[0007] 所述PDM-DPMZM由一个光分束器、上下并联的两个分别记为X、Y的双平行马曾调制器DPMZM以及一个偏振合束器PBC构成，第一个DPMZM 内部有两个并联的马曾调制器MZM，分别记为Xa、Xb，第二个DPMZM内部的两个MZM记为Ya、Yb，两个DPMZM的主偏置角记为θx和θy。

[0008] 本发明在工作时包括以下步骤：

[0009] (1)从LD输出的连续光载波注入到PDM-DPMZM中；

[0010] (2)IF信号通过正交耦合器分为两个正交分量，0度分量连接Xa的射频端，90 度分量连接Ya的射频段，LO信号功分两路，两路分别连接Xb和Yb的射频端；

[0011] (3)对四个MZM提供直流偏压，使四个MZM均工作在最小点；

[0012] (4)PDM-DPMZM内部的PBC将上下两路调制后的光信号复合为偏振复用光，输出调制器；

[0013] (5)偏振复用光信号进入OBPF，滤除一个LO调制产生的下边带或上边带，只留下一个LO边带，以及IF信号调制的上下边带；

[0014] (6)滤波后的光信号进入PD，偏振复用光信号光电探测后输出一个RF信号；

[0015] (7)调节两个DPMZM的主偏置角使θx比θy大90度，则PD 拍频输出上边带 USB信号，下边带LSB和载波Carrier被抑制；

[0016] (8)调节两个DPMZM的主偏置角使θx比θy小90度，则PD拍频输出LSB信号，USB和载波被抑制。

[0017] 本发明提出了一种光子学宽带微波单边带调制的方法，该方案利用 PDM-DPMZM实现IF及LO信号的电光调制，OBPF滤除一个LO边带，通过调节两个DPMZM的主偏置角，光电探测后得到只有LSB或只有USB的RF 矢量信号。本发明结构简单，具有很强的可操作性。

[0018] 本方案中IF和LO信号采用抑制载波调制方式，得到的RF矢量信号载波被抑制。

[0019] 由于该方案中IQ两路上变频器的相位差可以通过调制器的两个主偏置角连续任意调节，因此可以确保两个上变频器相位严格正交，且正交的相位不随 IF和LO频率发生变化，进而得到的RF矢量信号边带抑制比较好。附图说明

[0020] 图1为本发明一种光子学宽带微波单边带调制的方法的原理图；

[0021] 图2为OBPF滤波前后的光谱图，以及OBPF的通带曲线；

[0022] 图3(a)为LO频率40GHz、IF频率2GHz下产生的LSB信号频谱；

[0023] 图3(b)为LO频率40GHz、IF频率2GHz下产生的USB信号频谱。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例：

[0025] 图1为一种光子学宽带微波单边带调制的方法的原理图。本实例中，装置包括： LD、PDM-DPMZM、OBPF、PD、两个微波信号源、微波正交耦合器、微波功分器。LD的输出口通过保偏光纤与PDM-DPMZM的光输入口相连，第一个微波信号源输出IF信号，经过正交耦合器后分别连接Xa和Ya的射频输入端，微波信号源输出LO信号与微波功分器公共端相连，微波功分器两个输出口分别与Xb和Yb的射频输入口相连，PDM-DPMZM输出端与光放大器输入端相连，光放大器输出端与OBPF输入端相连，OBPF输出端与PD输入端相连。

[0026] 本实例中，方法的具体实施步骤是：

[0027] 步骤一：LD产生的连续光波工作波长为1552nm，平均功率为15dBm；IF信号频率2GHz，功率9dBm；LO信号频率为40GHz，功率为15dBm；PDM-DPMZM 的四个MZM带宽大于40GHz，半波电压约为3.5V，消光比均大于30dB；OBPF 的中心波长1552.2nm，3dB带宽0.4nm；PD的带宽大于40GHz，响应度0.6A/W；

[0028] 步骤二：通过直流电压源给调制器供上直流偏压，使得四个MZM均工作在最小点；

[0029] 步骤三：通过直流电压源调节两个主偏置角，使θx比θy小90度；

[0030] 步骤四：测量OBPF前后光信号频谱，如图2所示，可以看到经过OBPF后， LO信号调制的下边带被抑制25dB以上，且无论OBPF前后，光信号的载波均被抑制；

[0031] 步骤五：PD得到的RF信号进入频谱仪，实验结果如图3(a)所示，得到频率为38GHz的LSB信号，其中频率40GHz的载波被抑制27.4dB，频率42GHz 的USB被抑制23.3dB；

[0032] 步骤六：通过直流电压源调节两个主偏置角，使θx比θy小90度，其它保持不变，PD得到的RF信号频谱如图3(b)所示，得到频率为42GHz的USB信号，其中频率40GHz的载波被抑制29.2dB，频率38GHz的LSB被抑制26.9dB。

[0033] 本实例中，正交上变频器的相位平衡度，可以通过调节两个主偏置角得到校准，从而使边带得到最大程度的抑制。

[0034] 综上，本发明一种光子学宽带微波单边带调制的方法，结构简单易于实现，边带和载波抑制比高，具有大带宽优势，不受电磁干扰。

[0035] 总之，以上所述实施方案仅为本发明的实施例而已，并非仅用于限定本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在本发明公开的内容上，还可以做出若干等同变形和替换，LO频率、IF频率都可改变。这些等同变形和替换以及频率范围的调整也应视为本发明保护的范围。

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