可调谐毫米波信号生成与载波复用的全双工通信装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可调谐毫米波信号生成与载波复用的全双工通信装置，属微波光子领域。激光器(1)输出接调制器(3)输入，毫米波本振(2)输出接光调制器(3)和相位调制器(4)电调制端，光调制器(3)输出接相位调制器(4)输入，相位调制器(4)输出接环形器(6)端(61)，FBG滤波器(5)接环形器(6)端(62)，端(63)接光分叉复用器(7)，光分叉复用器(7)一输出加载数据(8)后同另一输出经合波器(9)后经单模光纤(10)传输，在基站经分叉复用器(11)分波，携带下行数据(8)信号经光电探测器(12)生成毫米波，上行数据(13)经调制器(14)调制到分插复用器(11)输出的另一路光载波经单模光纤(15)上行传输，实现全双工通信。

Full duplex communication device for generation of tunable millimeter wave signals and carrier multiplexing

The invention discloses a full duplex communication device for tunable millimeter wave signal generation and carrier multiplexing, belonging to the field of microwave photonics. The laser (1) is connected to the output of the modulator (3) input, millimeter wave local oscillator (2) connected to the output of the light modulator (3) and a phase modulator (4) electrically modulated side light modulator (3) connected to the output of the phase modulator (4) input, phase modulator (4) connected to the output end of the circulator (6) (61), FBG filter (5) connected to the circulator (6) - (62), the end (63) is connected with the optical add drop multiplexer (7), optical add drop multiplexer (7) output load data (8) with another output the filter (9) after the single-mode fiber transmission (10) the multiplexer, bifurcation in the base station (11) wave, carrying the downlink data (8) signal by the photodetector (12) millimeter wave generation, uplink data (13) through the modulator (14) modulation to the multiplexer (11) another optical carrier output with single-mode optical fiber (15) uplink transmission to realize full duplex communication.

【技术实现步骤摘要】
可调谐毫米波信号生成与载波复用的全双工通信装置
本专利技术涉及一种可调谐毫米波信号生成与载波复用的全双工通信装置，属微波光子领域。
技术介绍
微波光子学是一门研究微波与光子间的相互作用及其应用的学科。近年来，微波光子学的一项最重要应用是无线通信中利用光纤进行微波载波信号的传输，被称为光载无线电(RoF,RadiooverFiber)通信系统。RoF通信系统结合传统微波通信与光通信的优势，利用光纤拉远延长了高频微波信号的空间传输距离，在此基础上可实现高达Gbps量级的无线宽带接入，将网络通信容量提升一至两个数量级，应用前景广阔。高质量毫米波的光子学产生方法是目前RoF领域的研究热点之一。使用光域方法实现微波信号生成的器件在微波光子学中被称为微波光子发生器，它可以有效地解决电域瓶颈。如果微波光子发生器用来产生毫米波频段的微波信号，也将其称之为毫米波发生器。基于光学方法产生的毫米波频率可具有很高的连续调谐范围。毫米波的光域生成技术经过十几年来的发展已经多种多样，关于毫米波发生器研究工作己经有不少报道，围绕着毫米波生成问题，由于毫米波本身工作频段很高(30～300GHz),实验设备均要求工作于毫米波频段，因此毫米波技术的研究重点在于利用相对低廉的技术成本产生较为稳定并且频率可调谐的射频毫米波信号。通常采用的毫米波生成方法主要包括直接调制法(内调制法)、间接调制法(外部调制法)、频率上转换法、光外差法等。由于外部调制器灵活的调制方式和较高的调制效率，其在RoF系统中得到了广泛的应用。光纤布拉格光栅(FBG)型全光纤声光滤波器是利用纵向声波对FBG进行轴向、周期性的压缩和拉伸，使得FBG的传输特性发生变化。FBG型全光纤声光滤波器以其特殊的传输特性、结构简单等优点，可用于滤波、多路复用、光纤激光器的选频等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服目前RoF系统中毫米波信号的生成技术复杂，成本较高，调谐性差，无法同时实现信号倍频的可调谐和全双工通信这一难题，并充分利用FBG型全光纤声光滤波器的特性，提供一种可调谐毫米波信号生成与载波复用的全双工通信装置。本专利技术采用的技术方案：可调谐毫米波信号生成与载波复用的全双工通信装置，该装置包括：激光器、毫米波本振源、光调制器、相位调制器、FBG型全光纤声光滤波器、光环形器、光分叉复用器、合波器、光电探测器、单模光纤和光幅度调制器；具体连接方式为：激光器输出接光调制器光输入端，毫米波本振源输出分别接光调制器和相位调制器电调制端，光调制器输出接相位调制器光输入端，相位调制器光输出接光环形器端口1，FBG型全光纤声光滤波器接光环形器端口2，端口3接光分叉复用器，光分叉复用器一个输出端加载数据信号后同另外一个输出端信号经过合波器合波后通过一定距离的单模光纤传输，上述信号到达基站后，经过一个光分叉复用器再次分波，其中携带下行链路数据的一路经光电探测器拍频后生成毫米波信号，上行链路数据通过光幅度调制器调制到光分插复用器输出的另一路光载波上通过单模光纤向中心站进行传输，进而实现全双工通信。FBG型全光纤声光滤波器反射谱中次反射和主反射峰之间的波长间距同压电陶瓷片所加声波频率成一定的线性关系；主反射峰和次反射峰的反射率同FBG型声光滤波器中压电陶瓷片两端声致应变幅度有一定的对应关系。光调制器工作在适当的工作模式时，可以实现抑制奇次载波的光双边带调制。改变施加在FBG型声光滤波器上的声波频率，使得声光滤波器的主反射峰和两个次反射峰的频率分别与光载波以及其中的两个对称边带的频率吻合，滤出所需边带进行拍频，实现倍频因子可调谐的毫米波的生成。另外，通过改变FBG型声光滤波器中压电陶瓷片两端的声致应变幅度可以调节滤出的载波和边带的功率大小。所述的光调制器输出的抑制奇次边带调制的信号包括载波以及所有的偶次边带。所述的FBG型声光滤波器反射谱中包括主反射峰、左次反射峰、右次反射峰。激光器包括脉冲锁模激光器(MLL)和连续波激光器(CW)。光调制器包括单驱动光调制器以及双驱动光调制器。本专利技术和已有技术相比所具有的有益效果如下：本专利技术采用FBG型全光纤声光滤波器，只需改变施加在FBG型声光滤波器上的声波频率以及施加在压电陶瓷片上的声致应变幅度，即可实现倍频因子可调谐的毫米波信号的输出。整个装置仅有一个激光器、一个毫米波本振源，一个光调制器、一个光环形器、一个FBG型声光滤波器以及一个带通滤波器组成，而FBG型声光滤波器仅由信号发生器、压电陶瓷片、玻璃圆锥以及光纤布拉格光栅组成，构建成本低，能够很好与通信光纤匹配，连接损耗小。本专利技术能够同时实现倍频因子可调谐的多倍频毫米波信号的生成以及光载波的复用，进而实现全双工通信。附图说明图1为可调谐毫米波信号生成与载波复用的全双工通信装置示意图。图2为图1中的FBG型全光纤声光滤波器结构图。图3为光调制器输出的抑制奇次边带调制信号示意图。图4为实施例一中FBG型声光滤波器反射谱示意图。(不同的声波频率与声致应变幅度不同)图5为实施例一中产生的2倍频毫米波信号电频谱图。图6为实施例二中FBG型声光滤波器反射谱示意图。图7为实施例二中产生的4倍频毫米波信号电频谱图。图8为实施例三中FBG型声光滤波器反射谱示意图。图9为实施例三中产生的4倍频毫米波信号电频谱图。图10为实施例四中FBG型声光滤波器反射谱示意图。图11为实施例四中产生的6倍频毫米波信号电谱图。图12为实施例五中FBG型声光滤波器反射谱示意图。图13为实施例五中产生的8倍频毫米波信号电频谱图。图14为实施例六中FBG型声光滤波器反射谱示意图。图15为实施例六中产生的12倍频毫米波信号电频谱图。具体实施方式下面结合附图1至15对可调谐毫米波信号生成与载波复用的全双工通信装置进一步描述。实施例一可调谐毫米波信号生成与载波复用的全双工通信装置，该装置包括：激光器1、毫米波本振源2、光调制器3、相位调制器4、FBG型全光纤声光滤波器5、光环形器6、光分叉复用器7、合波器9、光电探测器12、单模光纤10和光幅度调制器14；具体连接方式为：激光器1输出接调制器3输入，毫米波本振2输出接光调制器3和相位调制器4电调制端，光调制器3输出接相位调制器4输入，相位调制器4输出接环形器6端61，FBG滤波器5接环形器6端62，端63接光分叉复用器7，光分叉复用器7一输出加载数据8后同另一输出经合波器9后经单模光纤10传输，在基站经分叉复用器11分波，携带下行数据8信号经光电探测器12生成毫米波，上行数据13经调制器14调制到分插复用器11输出的另一路光载波经单模光纤15上行传输，实现全双工通信。本实例中毫米波本振源2产生正弦波信号4.946GHz，激光器1中心频率1544.40nm，经光调制器3调制后变成抑制奇次边带的光双边带信号；载频3a、-2阶边带3b、+2阶边带3c、-4阶边带3d、+4阶边带3e、-6阶边带3f和+6阶边带3g，如图3所示。FBG型声光滤波器14中压电陶瓷片22两端所加超声波频率为0.566MHz，所加声致应变幅度为50με，其反射谱如图4所示，图4中的4a、4b和4c分别将3a、3b和3c滤出，经过光电探测器12拍频以及后，产生的2倍频毫米波信号电频谱图如图5所示。实施例二可调谐毫米波信号生成与载本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调谐毫米波信号生成与载波复用的全双工通信装置，该装置包括：激光器(1)、毫米波本振源(2)、光调制器(3)、相位调制器(4)、FBG型全光纤声光滤波器(5)、光环形器(6)、光分叉复用器(7)、合波器(9)、光电探测器(12)、单模光纤(10)和光幅度调制器(14)；具体连接方式为：激光器(1)输出接调制器(3)输入，毫米波本振(2)输出接光调制器(3)和相位调制器(4)电调制端，光调制器(3)输出接相位调制器(4)输入，相位调制器(4)输出接环形器(6)端(61)，FBG滤波器(5)接环形器(6)端(62)，端(63)接光分叉复用器(7)，光分叉复用器(7)一输出加载数据(8)后同另一输出经合波器(9)后经单模光纤(10)传输，在基站经分叉复用器(11)分波，携带下行数据(8)信号经光电探测器(12)生成毫米波，上行数据(13)经调制器(14)调制到分插复用器(11)输出的另一路光载波经单模光纤(15)上行传输，实现全双工通信。FBG型全光纤声光滤波器(5)透射谱中次反射峰和主反射峰之间的波长间距同压电陶瓷片(22)所加声波频率成一定的线性关系；主反射峰和次反射峰的反射率同FBG型声光滤波器(14)中压电陶瓷片(22)两端声致应变幅度有一定的对应关系。...

【技术特征摘要】
1.一种可调谐毫米波信号生成与载波复用的全双工通信装置，该装置包括：激光器(1)、毫米波本振源(2)、光调制器(3)、相位调制器(4)、FBG型全光纤声光滤波器(5)、光环形器(6)、光分叉复用器(7)、合波器(9)、光电探测器(12)、单模光纤(10)和光幅度调制器(14)；具体连接方式为：激光器(1)输出接调制器(3)输入，毫米波本振(2)输出接光调制器(3)和相位调制器(4)电调制端，光调制器(3)输出接相位调制器(4)输入，相位调制器(4)输出接环形器(6)端(61)，FBG滤波器(5)接环形器(6)端(62)，端(63)接光分叉复用器(7)，光分叉复用器(7)一输出加载数据(8)后同另一输出经合波器(9)后经单模光纤(10)传输，在基站经分叉复用器(11)分波，携带下行数据(8)信号经光电探测器(12)生成毫米波，上行数据(13)经调制器(14)调制到分插复用器(11)输出的另一路光载波经单模光纤(15)上行传输，实现全双工通信。FBG型全光纤声光滤波器(5)透射谱中次反射峰和主反射峰之间的波长间距同压电陶瓷片(22)所加声波频率成一定的线性关系；主反射峰和次反射峰的反射率同FBG型声光滤波器(14)中压电陶瓷片(22)两端声致应变幅度有一定的对应关系。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一群，裴丽，李晶，李月琴，翁思俊，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11