一种宇航用Ka波段光传输组件制造技术

本实用新型专利技术提出一种宇航用的Ka波段光传输组件，属于光通信技术领域，其光信号调制电路部分包括依次连接的射频电路、光调制器电路、光放大电路，此外还包括为这些电路提供电源的第一电源控制电路；其接收电路部分包括信号解调电路和为其提供电源的第二电源控制电路。在调制发射链路，射频信号进入射频电路，经放大后进入光调制器电路，叠加在其光源发出的光载波信号上完成调制，然后经由光放大电路放大后输出。在接收链路，光调制信号进入射频电路，经光电分离后放大输出射频信号。本实用新型专利技术主要有通信容量大，抗干扰强的优点。对于加紧Ka频段卫星研制及相关应用研究，跟踪国际先进卫星通信技术、更好地利用航天技术服务民众生活，具有重要意义。

A Ka band optical transmission module for space navigation

The utility model provides a Ka-band optical transmission module for astronautics, which belongs to the field of optical communication technology. The optical signal modulation circuit part comprises a radio frequency circuit, an optical modulator circuit, an optical amplifier circuit connected sequentially, and a first power supply control circuit providing power for these circuits. A signal demodulation circuit and a second power supply control circuit for providing a power supply. In the modulation transmitting link, the RF signal enters the RF circuit, and after amplification enters the optical modulator circuit. The modulation is superimposed on the optical carrier signal emitted by the light source, and then amplified and output by the optical amplifier circuit. In the receiving link, the optical modulation signal enters the radio frequency circuit and amplifies and outputs the radio frequency signal after photoelectric separation. The utility model has the advantages of large communication capacity and strong anti-interference. It is of great significance to speed up the research and application of Ka-band satellites, track the advanced international satellite communication technology, and make better use of space technology to serve people's lives.

【技术实现步骤摘要】
一种宇航用Ka波段光传输组件
本技术属于光通信
，具体涉及一种宇航用Ka波段光传输组件。
技术介绍
Ka波段是电磁频谱的微波波段的一部分，Ka波段的频率范围为26.5-40GHz。Ka代表着K的正上方(K-above)，换句话说，该波段直接高于K波段。Ka波段也被称作30/20GHz波段，大致上的频率范围是30/20GHz，通常用于卫星通信。Ka波段最重要的一个特点就是频带较宽，C频段的一般可用带宽为500MHz～800MHz；Ku频段的可用带宽为500MHz～1000MHz；而Ka频段的可用带宽可达到3500MHz。Ka频段具有可用带宽宽、干扰较少、设备体积小的特点。因此，Ka频段卫星通信系统可为高速卫星通信、千兆比特级宽带数字传输、高清晰度电视(HDTV)、卫星新闻采集(SNG)、VSAT业务、直接到户(DTH)业务及个人卫星通信等新业务提供一种崭新的手段。技术试验卫星是用于卫星工程技术和空间应用技术的原理性或工程性试验的人造地球卫星，对卫星技术的发展具有很大的推动作用。人们曾较为全面地开展了针对Ka波段卫星的试验，著名的有美国的ACTS(先进通信技术卫星)和日本的WINDS卫星(宽带互联网工程试验和演示卫星)。意大利也较早地开发利用Ka波段卫星ITALSAT(意大利卫星)，该星为意大利第一颗国内通信卫星，于1991年发射，载有三类有效载荷，其中两类用于Ka波段点对点通信，包括多波束系统和全球波束系统，多波束系统有6台Ka波段转发器，具有0.9Gbit/s的数据传输能力。但是利用Ka波段传输也存在问题。首先，射频传输系统受环境影响大。Ka频段的缺点是雨衰较大，对器件和工艺的要求较高，在Ka频段下，Ka用户终端的天线尺寸主要不是受制于天线增益，而是受制于抑制来自其他系统干扰的能力。其次，传统的光传输组件的数据传输容量比较小，射频频段一般低于20GHz，射频带宽也只有几个GHz，往往不同通信系统的频段很接近，这样容易造成干扰，而且光调制器的噪声系数比较大。
技术实现思路
技术目的：针对现有技术的不足，本技术提出一种宇航用Ka波段光传输组件，将射频带宽扩展为18GHz～40GHz，并且具有良好的抗干扰能力。技术方案：本技术所述的一种宇航用Ka波段光传输组件，包括光信号调制电路和接收电路两个部分，其中，光信号调制电路部分包括射频电路、光调制器电路、光放大电路和第一电源控制电路，射频电路连接光调制器电路，光调制器电路连接光放大电路，第一电源控制电路与其他各电路相连，为其他各电路提供电源。在信号调制链路，射频信号进入射频电路，经限幅、放大、衰减匹配后进入光调制器电路，叠加到光调制器电路中的光源产生的光载波信号上完成调制，调制后的信号再经过光放大电路放大后输出，由光缆进行传输。接收电路部分包括信号解调电路和为其提供电源的第二电源控制电路，在信号接收链路，光调制信号进入信号解调电路后经过分离、放大、衰减匹配后，以射频信号输出。光信号调制电路和接收电路采用铝合金封闭腔体结构，接头采用射频绝缘子。具体地，光调制器电路包括光调制器、光源模块、功率控制电路、温度控制电路、直流偏置控制电路，其中，功率控制电路和温度控制电路均与光源模块连接，分别用于控制光源模块的偏置电压和温度，光源模块连接至光调制器，光源模块发出的激光送入光调制器进行调制，直流偏置控制电路也连接至光调制器，用于对光调制器的偏置电压进行调整从而实现信号调制。信号解调电路包括依次连接的PIN光电电路、LNA放大电路、衰减网络和驱动电路，并且驱动电路连接至检波电路，检波电路连接至AGC控制电路，AGC控制电路连接至衰减网络。有益效果：和现有的技术相比，本技术具有数据传输容量大、抗干扰能力强的特点。本技术将射频带宽扩展为18GHz～40GHz，且具有良好的电磁屏蔽效果，环境适应性温度范围为-55℃～+150℃，能够满足宇航级产品环境温度要求。对于加紧Ka频段卫星研制及相关应用研究，对于跟踪国际先进卫星通信技术、更好地利用航天技术服务民众生活，其意义十分重大。附图说明图1为光信号调制电路结构图；图2为接收电路结构图；图3为光调制器结构原理图；图4为APC和TMP控制电路结构图；图5为直流偏置控制电路结构图。具体实施方式下面结合附图对本技术的技术方案作进一步说明。参照图1和图2，本技术所述的一种宇航用Ka波段光传输组件主要包括光信号调制电路和接收电路两个部分，其中，光信号调制电路部分包括射频电路、光调制器电路、光放大电路和第一电源控制电路，射频电路连接至光调制器电路，光调制器电路连接至光放大电路，第一电源控制电路与其他各电路相连，为其他各电路提供电源。在信号调制链路，射频信号进入射频电路，经限幅、放大、衰减匹配后进入光调制器电路，叠加到光源产生的光载波信号上完成调制，调制后的信号再经过光放大电路放大后输出，由光缆进行传输。接收电路部分包括信号解调电路和为其提供电源的第二电源控制电路，在信号接收链路，光调制信号进入信号解调电路后经过分离、放大、衰减匹配后，以射频信号输出。本技术将射频带宽扩展为18GHz～40GHz，能够携带更多的数据信息。采用1550nm光波进行光缆传输，和电磁波空间传输相比，解决了许多外界的电磁干扰问题。光信号调制电路中，关键器件是光调制器。在时分复用(TDM)和波分复用(WDM)系统的发射机中，从连续波(CW)激光器发出的光载波信号进入光调制器，高速数据流以驱动电压的方式迭加到光载波信号上从而完成调制。在网络容量呈指数增长和全球一体化的驱动下，光通信系统正朝着大容量高速率长距离传输的方向快速发展，而调制器的性能和效率首要的决定着光通信系统能否实现这个目标。本技术的光调制器采用基于铌酸锂(LiNbO3)的高速铌酸锂相位调制器，可以提供10G到40G的速率，并且具有宽的工作带宽，3dB带宽达40GHZ，超低的驱动电压，同时提供多种工作波长型号。图1中表示为光调制电路，这是一种波导型电解质光调制器件，具有低损耗、高光效率等特性，其结构示意图3所示。参照图3，输入的光信号在Y分支器上被分成振幅和相位完全相同的两束光，并且随着光波导在上下两支路上进行传输。如果两平行臂完全对称，在不加调制电压时，两支路光束在输出Y分支器内重新合并成与原输入光信号相同的光束，由单模波导输出。如果在调制区上加调制电压，则由于等离子体色散效应，光波导折射率发生改变，从而使得两平行臂中两束光的相位发生改变。通过对调制电压进行调节，利用相长干涉和相消干涉可以产生不同的信号，从而实现对信号的编码。简而言之，这种调制器通过控制其偏置电压，可以实现不同边带的调制，该结构具有啁啾可调、驱动电压低以及带宽大等优点。继续参照图1，光调制器电路还包括光源模块、功率控制电路(即APC电路)、温度控制电路(即TMP电路)、直流偏置控制电路，其中，APC电路和TMP电路与光源模块连接，光源模块连接至光调制器，直流偏置控制电路也连接至光调制器。当18GHz～40GHz的射频信号进行放大后，送入光调制器。光源模块采用DFB(DistributedFeedbackLaser)激光器，产生1550nm的CW光信号。CW光信号要求稳定可靠，因此用APC和T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宇航用Ka波段光传输组件，其特征在于，包括光信号调制电路和接收电路两个部分，其中，所述光信号调制电路部分包括射频电路、光调制器电路、光放大电路和第一电源控制电路，所述射频电路连接所述光调制器电路，所述光调制器电路连接所述光放大电路，所述第一电源控制电路与其他各电路相连，为其他各电路提供电源；所述接收电路部分包括电连接的信号解调电路和第二电源控制电路，第二电源控制电路为信号解调电路提供电源。

【技术特征摘要】
1.一种宇航用Ka波段光传输组件，其特征在于，包括光信号调制电路和接收电路两个部分，其中，所述光信号调制电路部分包括射频电路、光调制器电路、光放大电路和第一电源控制电路，所述射频电路连接所述光调制器电路，所述光调制器电路连接所述光放大电路，所述第一电源控制电路与其他各电路相连，为其他各电路提供电源；所述接收电路部分包括电连接的信号解调电路和第二电源控制电路，第二电源控制电路为信号解调电路提供电源。2.根据权利要求1所述的一种宇航用Ka波段光传输组件，其特征在于，在信号调制链路，射频信号进入所述射频电路，经限幅、放大、衰减匹配后进入所述光调制器电路，叠加到光调制器电路中的光源产生的光载波信号上完成调制，调制后的信号再经过所述光放大电路放大后输出，由光缆进行传输；在信号接收链路，光调制信号进入所述信号解调电路后经过分离、放大、衰减匹配后，以射频信号输出。3.根据权利要求1所述的一种宇航用Ka波段光传输组件，其特征在于，所述光调制器电路包括光调制器、光源模块、功率控制电路、温度控制电路、直流偏置控制电路，其中，所述功率控制电路和温度控制电路均与所述光源模块连接，分别用于控制所述光源模块的偏置电压和温度，所述光源模块连接至所述光调制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，
申请(专利权)人：南京华讯方舟通信设备有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32