利用双驱动DPMZM实现微波频率变换的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用双驱动DPMZM实现微波频率变换的装置及方法，该发明专利技术涉及微波技术领域以及光通信技术领域，主要应用于微波信号的变频。所述方法如附图所示，包括光源、射频信号源、本振信号源、电分路器、移相器、双驱动DPMZM以及光电探测器。利用双驱动DPMZM分别实现射频信号的双边带调制以及本振信号的单边带调制，通过合理的设置参数，可对双驱动DPMZM输出信号的光载波进行抑制，双驱动DPMZM的输出信号经过光电探测器拍频后即可得到变频信号。本方案具有较高的转换效率且能避免信号在传输过程中由光纤色散引起的功率周期性衰落。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信
和微波
，主要涉及光通信技术中基于双驱动双平行马曾调制器(DPMZM)实现微波频率变换的方法。
技术介绍
无线通信技术是当今通信技术的一大主题，随着人们对信息需求的不断增加，目前无线频谱资源已非常紧张。为了解决这一问题，无线通信系统必须利用更高频率的载波进行通信。微波频率变换是无线通信系统中一项重要的基本功能，它将信号上/下变频到需要的频率上，但是传统方法中，电域上实现微波频率变换受到电子器件速率瓶颈的限制，带宽有限，且系统复杂程序高，体积大，重量重，灵活性差，易受电磁干扰，产生电磁辐射，信号损耗大。随着信息化程度越来越高，各种多媒体业务的不断出现与增加，传统电域处理的缺点更加突出。微波光子技术融合了微波学和光学两门学科的优点，主要研究微波和毫米波信号的光学产生、处理和转换。该技术具有低损耗，高带宽，抗电磁干扰、简单轻便等优点。微波光子变频技术利用电光调制器、光电探测器等器件的非线性效应将频率变换的功能放在光域内完成，克服了传统方法中使用微波模拟器件实现混频所具有的效率低、功耗大、带宽受限和成本高等缺点，在未来电子系统中具有巨大的应用潜力。目前，微波光子变频技术主要包括基于强度调制器、相位调制器的电光调制技术，基于电吸收调制器的电吸收技术，以及基于半导体光放大器和特种光纤的交叉增益调制、交叉相位调制、四波混频非线性效应技术。而基于马曾调制器(MZM)的变频技术具有系统结构简单、转换效率高、本振功率低等优点。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所存在的技术问题，本专利技术提出了一种利用双驱动DPMZM实现微波频率变换的方法。该方案具有结构简单、易于实现、转换效率高、隔离度大以及能避免信号传输过程中由光纤色散所引起的功率周期性衰落等优点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：所述装置包括光源、射频信号源、本振信号源、电分路器、移相器、双驱动DPMZM、掺铒光纤放大器以及光电探测器，其中双驱动DPMZM由三个MZM组成，分别为MZM-a、MZM-b以及主MZM；光源的输出端与双驱动DPMZM相连；射频信号源输出端与MZM-a上臂的射频输入端相连；本振信号源输出端与电分路器相连；电分路器的一个输出端与MZM-b上臂的射频输入端相连；电分路器的另一个输出端与移相器的输入端相连；移相器的输出端与MZM-b下臂的射频输入端相连；双驱动DPMZM的输出端与掺铒光纤放大器的输入端相连；掺铒光纤放大器的输出端与光电探测器的输入端相连；光电探测器的输出端输出变频后的电信号。本专利技术在工作时包括以下步骤：(1)从激光器发出波长为λ的光波注入到双驱动DPMZM中；(2)将幅度为VRF射频信号接入MZM-a上臂的射频输入端，将幅度为VDC1的直流偏置接入MZM-a下臂的直流输入端，实现对射频信号的双边带(DSB)调制；(3)将幅度为VLO的本振信号接入电分路器分为两路，一路接入到MZM-b上臂的射频输入端，一路接入移相器，经过π/2移相后接入到MZM-b下臂的射频输入端，将幅度为VDC2的直流偏置接入到MZM-b下臂的直流输入端，实现对本振信号的单边带(SSB)调制；(4)将幅度为VDC3的直流偏置接入双驱动DPMZM主MZM下臂的直流输入端；(5)设置VRF、VDC1、VLO、VDC3的大小，实现对双驱动DPMZM输出信号光载波的抑制；(6)双驱动DPMZM输出的信号接入到掺铒光纤放大器，利用掺铒光纤放大器对信号进行放大；(7)掺铒光纤放大器输出的信号经过一段光纤接入光电探测器，光电探测器对输入信号进行拍频，即可得到上/下变频信号。本专利技术提出一种新型微波频率变换的方法，该方案利用双驱动DPMZM实现对射频信号的双边带调制以及本振信号的单边带调制。通过合理的设置射频信号、本振信号的幅度和DPMZM中MZM-a、主MZM的直流偏置的大小，实现对输出信号光载波的抑制，并在光电探测器中拍频得到所需的变频信号。本专利技术设备简单，具有很强的实际可操作性。由于实现了对双驱动DPMZM输出信号光载波的抑制，本方案获得了较高的转换效率。由于实现了对本振信号的单边带调制，本方案避免了信号传输过程中由光纤色散以引起的功率周期性衰落。附图说明图1为本专利技术利用双驱动DPMZM实现微波频率变换的原理图，图2为输入射频信号为2.4GHz，本振信号为13.6G时的实验结果图，其中：(a)为双驱动DPMZM输出信号的光谱图，由图可以看出本方案实现了对射频信号的双边带调制以及本振信号的单边带调制，并且光载波得到了抑制；(b)为光电探测器输出信号的电谱图，由图可以看出本方案得到了所需的变频信号，并且本振-中频隔离度达到了31dB；(c)为当射频信号调制方式为16QAM时，光电探测器输出信号的星座图，误差向量幅度(EVM)为4.19％；(d)为当本振信号分别采用单边带(SSB)和双边带(DSB)调制时光电探测器输出信号功率随光纤色散值的变化图，可以看出本振信号采用单边带(SSB)调制可避免光电探测器输出信号由光纤色散引起的功率周期性衰落。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术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，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例：图1为本专利技术利用双驱动DPMZM实现微波频率变换的原理图。其中双驱动DPMZM用于对射频信号的双边带调制以及本振信号的单边带调制，掺铒光纤放大器用于对双驱动DPMZM输出信号的放大，光电探测器用于对双驱动DPMZM输出信号的拍频检测，实现光电转换，从而输出变频信号。如图1所示，本实例中，装置包括：光源、射频信号源、本振信号源、电分路器、移相器、双驱动DPMZM、掺铒光纤放大器以及光电探测器，其中双驱动DPMZM由MZM-a、MZM-b以及主MZM组成。光源的输出端与双驱动DPMZM相连；射频信号源的输出端与MZM-a上臂的射频输入端相连；本振信号源的输出端与电分路器的输入端相连，电分路器的一个输出端与MZM-b上臂的射频输入端相连；电分路器的另一个输出端与移相器的输入端相连；移相器的输出端与MZM-b下臂的射频输入端相连；双驱动DPMZM的输出端与掺铒光纤放大器的输入端相连；掺铒光纤放大器的输出端与一段光纤相连，光纤的另一端与光电探测器的输入端相连；经光电探测器拍频后，在输出端得到了所需的变频信号。本实例中，具体变频方法和原理包括以下步骤：步骤一：光源产生工作波长为1552nm，功率为13dBm的连续光波，连续光波输入到双驱动DPMZM；其中将光波工作频率记为ωc，功率记为E0，双驱动DPMZM半波电压为Vπ＝4V，工作在推挽模式；步骤二：射频信号源产生幅度为VRF，频率为ωRF＝2.4GHz的射频信号，将射频信号输入到MZM-a上臂的射频输入端，将幅度为VDC1的直流偏置输入到MZM-a下臂的直流偏置输入端。实现对射频信号的双边带(DSB)调制，则MZM-a的输出信号可表示为：其中表示双驱动DPMZM的插入损耗，βRF＝πVRF/Vπ，θ1＝πVDC1/Vπ；步骤三：本振信号源产生幅度为VLO，频率为ωLO＝13.6GHz的本振信号，将本振信号接入电分路器，电分路器将输入信号分成二路，一路接入到MZM-b上臂的射频输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用双驱动DPMZM实现微波频率变换的装置，包括激光器、双驱动DPMZM、射频信号源、本振信号源、电分路器、移相器以及光电探测器。其特征在于：利用双驱动DPMZM实现对本振信号的单边带调制以及对射频信号的双边带调制，抑制光载波，实现高效微波光子变频，射频信号经过光纤传输后不存在色散衰落。

【技术特征摘要】
1.一种利用双驱动DPMZM实现微波频率变换的装置，包括激光器、双驱动DPMZM、射频信号源、本振信号源、电分路器、移相器以及光电探测器。其特征在于：利用双驱动DPMZM实现对本振信号的单边带调制以及对射频信号的双边带调制，抑制光载波，实现高效微波光子变频，射频信号经过光纤传输后不存在色散衰落。2.根据权利要求1所述的利用双驱动DPMZM实现微波频率变换的装置，其特征在于：可利用MZM-a实现本振信号的单边带调制，MZM-b实现射频信号的双边带调制或者利用MZM-b实现本振信号的单边带调制，MZM-a实现射频信号的双边带调制。3.根据权利要求2所述的利用双驱动DPMZM实现微波频率变换的装置，其特征在于：利...

【专利技术属性】
技术研发人员：何红烨，文爱军，张武，高永胜，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61