基于強度調制分集發射機的寬帶模擬光子鏈路色散衰落補償方案制造技術

本發明專利技術公開了一種基于強度調制分集發射機的寬帶模擬光子鏈路色散衰落補償方案，采用由發送端和接收端組成的寬帶模擬光子鏈路色散衰落補償機構，其中發送端由光源和強度調制分集發射機組成，接收端由單模光纖和光電探測器組成；利用分集發射機中兩路強度信號在單模光纖傳輸中色散衰落頻率點的不同，通過分集發射的方式相互補償。本發明專利技術在僅用一個光源和一個調制器的條件下，通過調節兩路調制信號的檢偏角度和時延差最終得到在20GHz帶寬范圍內射頻信號最大功率波動為4-dB的寬帶模擬光子鏈路色散補償方案。具有結構簡單、成本低廉、易于實現和補償范圍大的優點。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及微波光子學、光纖通信領域，尤其是微波信號色散衰落補償

技術介紹
微波光子學是利用光學方法實現微波信號處理的一門學科。由于光子技術具有帶寬大、并行處理能力強、體積小、重量輕、抗電磁干擾等優點，微波信號的光處理有望解決現有微波系統處理帶寬小、速度慢、處理能力弱等瓶頸問題。微波光子技術包括微波信號產 生、傳輸、濾波、延時等許多方面，在通信、雷達、相控陣列天線等領域具有廣泛的應用前景。隨著激光器和光纖不斷發展成熟，代替傳統射頻鏈路的微波光子鏈路得到了廣泛的關注。其中，強度調制作為一種常用的調制方式由于易于實現得到了廣泛的應用。然而，光纖固有的色度色散會導致強度調制的兩個邊帶在經過光纖傳輸后產生相位差。這個相位差隨調制信號的頻率變化而變化，因此光電探測器得到的射頻信號功率隨微波信號的頻率發生周期性的衰落，即色散功率衰落。這種衰落使得微波光子鏈路在某些頻率處的信號發生嚴重惡化，大大限制了微波光子鏈路應用。因此如何克服色散引起的功率衰落成了微波光子領域的一個關鍵問題。就目前的研究進展而言，有多種色散衰落補償方案被提出，包括多種調制方式和調制器。例如(1)基于雙電極馬赫增德爾調制器的單邊帶調制，(2)基于單驅動雙平衡馬赫增德爾調制器的載波相移調制，(3)基于直接調制帶有頻率啁啾的激光源，(4)基于并行強度調制器和相位調制器或者一個雙信道相位調制器或者一個調制分集接收機來同時實現強度和相位調制。前面描述的色散衰落補償機制根據他們適用的頻率范圍可以被分為兩類即針對單頻率點和寬帶的色散衰落補償。例如方法(4)通過同時將強度和相位調制信號輸入到單模光纖中從而得到互補的色散衰落曲線，其色散衰落函數之和近似為一常數且與微波信號頻率基本無關從而獲得寬帶的色散衰落補償。盡管現有的色散補償機制能夠很好地補償微波信號的色散衰落，但這些方案還存在種種不足，如需要對傳輸參數進行嚴格控制以避免調制點漂移、有限的色散衰落補償能力、相對復雜的結構和比較高的成本等。
技術實現思路
鑒于以上陳述的已有方案的不足，本專利技術旨在提供一種結構簡單、成本低廉、靈活性強的寬帶模擬光子鏈路色散衰落補償方案，目的在于僅用一個光源和一個調制器便能實現寬帶模擬光子鏈路的色散補償，且具有相對平坦的頻率響應曲線。為了實現上述目的，本專利技術的技術解決方案是基于強度調制分集發射機的寬帶模擬光子鏈路色散衰落補償方法，采用由發送端和接收端組成的寬帶模擬光子鏈路色散衰落補償機構，其中發送端由光源和強度調制分集發射機組成，接收端由單模光纖和光電探測器組成；利用分集發射機中兩路強度信號在單模光纖傳輸中色散衰落頻率點的不同，通過分集發射的方式相互補償，最終得到在20GHz帶寬范圍內射頻信號最大功率波動為4-dB的寬帶模擬光子鏈路色散補償方案。本專利技術強度分集調制信號的產生方法為連續光源產生的線性偏振光沿與偏振調制器主軸成45°角的方向輸入由微波源調制的偏振調制器中，得到的偏振調制信號通過50 50的光分束器分為兩路并分別送入不同的檢偏器進行檢偏；所述兩路信道中檢偏器的檢偏角度不同，偏振調制信號檢偏后得到不同的強度調制信號；最后兩路強度調制信號通過偏振合束器合成一路并保持正交的偏振態從而實現強度調制分集發射機。本專利技術的目的還在于，為上述的方法提供予以實現的設備。寬帶模擬光子鏈路色散衰落補償裝置，由一個連續光源10，一個強度調制分集發射機20，一個光纖放大器30，一段單模光纖40和一個光電探測器50構成，所述強度調制分集發射機20主要組成部分為一個偏振調制器202和兩個檢偏器(206和209);經過偏振調制后的信號通過一個50 50的光耦合器203將偏振調制信號分成兩路信號，這兩路信號分別通過偏振控制器(205和208)輸入檢偏器(206和209)檢偏來完成期望的強度分集調制。 采用本專利技術的方案，連續光源產生的線性偏振光沿與偏振調制器主軸成45°角的方向輸入由微波源調制的偏振調制器中，得到的偏振調制信號通過50 50的光分束器分為兩路并分別送入不同的檢偏器進行檢偏；由于兩路信道中檢偏器的檢偏角度不同，因此偏振調制信號檢偏后得到的強度調制信號也不同；最后兩路強度調制信號通過偏振合束器合成一路并保持正交的偏振態從而實現強度調制分集發射機。合成后的正交調制信號通過長距離的單模光纖傳輸后，由于受到光纖內部色度色散的影響會使調制信號的兩個邊帶發生不同的相移，這種相移隨傳輸距離和微波信號頻率而變化，因此光電探測器的輸出會產生色散衰落。然而，由于兩路信道中檢偏器的檢偏角度不同，因此偏振調制信號檢偏后得到的強度調制信號也不同，這會導致兩路調制信號的頻率衰落點也不同。利用分集調制信號色散衰落的這種差異性，通過分集發射的方式相互補償，最終得到在20GHZ帶寬范圍內射頻信號最大功率波動為4-dB的寬帶模擬光子鏈路色散補償方案。本專利技術的有益效果在于在僅用一個光源和一個調制器的條件下，通過調節兩路調制信號的檢偏角度和時延差即可實現在20GHZ帶寬范圍內射頻信號最大功率波動為4-dB的寬帶模擬光子鏈路色散補償方案，因此具有結構簡單、成本低廉、易于實現和補償范圍大的優點。附圖說明如下圖I為本專利技術基于調制分集發射機實現寬帶模擬光子鏈路色散衰落補償的系統框圖。圖2為本專利技術基于偏振調制器實現強度調制分集發射機的結構框圖。圖3為本專利技術在采用色散衰敗補償方案前后所探測到微波信號的頻譜圖。圖4為本專利技術在采用色散衰敗補償方案前后的模擬光子鏈路的頻率響應曲線圖。圖5為調制分集信號之間存在不同時延差下寬帶模擬光子鏈路的頻率響應曲線圖。圖6為調制分集信號之間存在不同檢偏角度差下寬帶模擬光子鏈路的頻率響應曲線圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作進一步的描述。如圖I所示，本專利技術的色散衰落補償方案由一個連續光源10，一個強度調制分集發射機20, —個光纖放大器30,—段單模光纖40和一個光電探測器50構成。本專利技術的關鍵在于提出了一種強度調制分集發射機并將其應用于寬帶模擬光子鏈路的色散衰落補償。強度調制分集發射機20的結構如圖2所示，其主要組成部分為一個偏振調制器202和兩個檢偏器(206，209)。偏振調制器202是一種特殊的相位調制器，它能夠同時對橫電模和橫磁模進行調制但兩種模式的相位調制指數卻相反。從連續光源10輸出的線性偏振光通過一個偏振控制器201與偏振調制器202的一個主軸成45°夾角輸入。在經過微波信號的調制后，沿偏振調制器202兩個主軸(x，y)輸出的橫電模和橫磁模會經歷相反的相位調制，其時域描述可用下式表示 Ex]「exp[/6}cH/rsiniyroi]·= Ey [ exp \jcoct-jY sin rnmt] J。⑴其中，ω。為連續光源的角頻率，ωω為微波信號的角頻率，Y為相位調制指數。經過偏振調制后的信號通過一個50 50的光耦合器203將偏振調制信號分成兩路信號，這兩路信號分別通過偏振控制器(205，208)輸入檢偏器(206，209)檢偏來完成期望的強度分集調制。為了獲得比較好的色散衰落補償效果，我們分別在兩路信道中加入一個可調衰減器204和一個光纖延遲線207來調節兩路調制信號的相對強度和時延。為了避免兩路信道之間的相干干涉我們將兩路信號經過一個偏振合束器210合成后再一起送入到本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于強度調制分集發射機的寬帶模擬光子鏈路色散衰落補償方法，采用由發送端和接收端組成的寬帶模擬光子鏈路色散衰落補償機構，其中發送端由光源和強度調制分集發射機組成，接收端由單模光纖和光電探測器組成；利用分集發射機中兩路強度信號在單模光纖傳輸中色散衰落頻率點的不同，通過分集發射的方式相互補償。

【技術特征摘要】
1.基于強度調制分集發射機的寬帶模擬光子鏈路色散衰落補償方法，采用由發送端和接收端組成的寬帶模擬光子鏈路色散衰落補償機構，其中發送端由光源和強度調制分集發射機組成，接收端由單模光纖和光電探測器組成；利用分集發射機中兩路強度信號在單模光纖傳輸中色散衰落頻率點的不同，通過分集發射的方式相互補償。2.根據權利要求I所述的寬帶模擬光子鏈路色散衰落補償方法，其特征在于，在主要以一個偏振調制器和兩個檢偏器構成強度調制分集發射機；強度分集調制信號的產生方法為連續光源產生的線性偏振光沿與偏振調制器主軸成45°角的方向輸入由微波源調制的偏振調制器中，得到的偏振調制信號通過50 50的光分束器分為兩路并分別送入不同的檢偏器進行檢偏；所述兩路信道中檢偏器的檢偏角度不同，偏振調制信號檢偏后得到不同的強度調制信號；最后兩路強度調制信號通過偏振合束器合成一路并保持正交的偏振態從而實現強度調制分集發射機。3.一種實現權利要求I或2...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭迎輝，閆連山，陳智宇，姜恒云，潘煒，羅斌，鄒喜華，張志勇，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：