一种微波多相位差分相移键控信号的光学解调系统技术方案

本发明专利技术公开了一种微波多相位差分相移键控信号的光学解调系统，先通过光相位调制器将微波l

【技术实现步骤摘要】
一种微波多相位差分相移键控信号的光学解调系统


[0001]本专利技术属于光通信
，更为具体地讲，涉及一种微波多相位差分相移键控信号的光学解调系统。

技术介绍

[0002]l
‑
DPSK信号是具有l个相位的差分相移键控调制信号，是一种常用的通信信号高阶调制格式信号。现有的微波l
‑
DPSK信号解调的方法主要在电域进行，可分为普通相干解调和差分相干解调两种。
[0003]传统相干解调是将接收到的信号与本振载波相乘后，进行相位解调，恢复出相对码，再经过码反变换器变换为绝对码，例如：樊昌信、曹丽娜.通信原理.第7版[M].国防工业出版社，2012。
[0004]差分相干解调则不需要产生相干载波，通过将接收信号延时一个符号周期后再与接收信号相乘，通过同频载波相乘，将前后两个符号的相位差转换成幅度变化，因此可通过强度检测直接恢复出原始数据，例如：A.R.Hambley,A.L.Polivka,C.F.Andren.Baseband Demodulator for DPSK[C]//MILCOM 1986
‑
IEEE Military Communications Conference:Communications
‑
Computers:Teamed for the90's.IEEE,1986.。
[0005]两种方法在解调时均需要使用电子模拟乘法器，对于高频微波信号解调，则要求其工作频段高、带宽大。然而受限于二极管、三极管的非线性响应速度和效率，电子模拟乘法器带宽有限、损耗高，越来越无法满足几十到上百GHz微波载波频率的要求。为满足高频载波的要求，还可采用将高频信号下变频到中频进行解调，但下变频过程中需要与高频本振混频，所需的混频器本质上也是电子模拟乘法器，同样面临着上述电子瓶颈的限制。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微波多相位差分相移键控信号的光学解调系统，利用光功率的光电场强度平方率的关系，将微波l
‑
DPSK信号调制到光的电场强度的相位上，通过差分叠加和谐波选择，将l
‑
DPSK信号转换成强度调制信号，从而实现信号的解调，这样也解决微波l
‑
DPSK信号电学解调受限于电子模拟乘法器和混频器工作频率的问题。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术一种微波多相位差分相移键控信号的光学解调系统，其特征在于，包括：半导体激光器、光相位调制器、光带通滤波器、单个的非平衡马赫
‑
曾德尔干涉仪AMZI和光电探测器；
[0008]所述半导体激光器产生连续光并作为光载波输入至光相位调制器，其中，ω0为连续光的频率，P0表示半导体激光器的输出功率；
[0009]所述光相位调制器将需要解调的l个相位的差分相移键控信号l
‑
DPSK调制到光载波上，l
‑
DPSK信号的形式为：V
DPSK
(t)＝V sin(ω
RF
t+θ
i
(t))，ω
RF
为l
‑
DPSK信号的频率，V表示DPSK信号的幅度，θ
i
(t)表示DPSK信号携带的相位信息，i＝1,2,
…
,l；
[0010]相位调制后的光信号表示：
[0011][0012]其中，表示调制指数，Vπ表示调制半波电压，J
n
(m)表示第一类n阶贝塞尔函数；
[0013]然后，将相位调制后的光信号E
PM
(t)输入至光带通滤波器；
[0014]所述光带通滤波器的中心频率设计为ω0+ω
RF
或ω0‑
ω
RF
，带宽大于l
‑
DPSK信号带宽；相位调制后的光信号E
PM
(t)通过光带通滤波器的滤出正一阶或负一阶边带分量，再输入至单个的AMZI；
[0015]所述AMZI的输入端与输出端的分光比均设计为1:1；在AMZI中，通过下臂的光信号直接至输出端，通过上臂的光信号先延迟一个码元时间，再利用相移器添加附加相移附加相移满足：且添加的使光电探测器在不同种相位差的输出电流强度间距方差最小，最后在输出端将上臂与下臂信号合路输出带有l种幅度的光功率调制信号，再输入光电探测器；
[0016]所述光电探测器将带有l种幅度的光功率调制信号转换为l个幅度的电流信号，再通过检测光电探测器输出的电流强度，进一步获得微波信号中的相位差关系。
[0017]进一步地，所述的单个的AMZI能够使用并联的l/2个AMZI替换，且在每个AMZI的输出端分别连接一个光电探测器；
[0018]并联的每个AMZI的输入端与输出端的分光比同样设计均为1:1；在每个AMZI中，通过下臂的光信号直接至输出端，通过上臂的光信号先延迟一个码元时间，再利用相移器添加附加相移在l/2个AMZI中，从第1个到第l/2个AMZI的附加相移分别为：0、－2π/l、－4π/l、
…
、－(l/2－1)2π/l；最后，在每个AMZI的输出端，将上臂与下臂信号合路输出带有l/2+1个幅度的光功率调制信号，再输入至对应的光电探测器；光电探测器转换为l/2+1个幅度的电流信号；
[0019]其中，第k个光电探测器输出的电流信号的强度满足：
[0020][0021]其中，I0为光功率调制信号中l种相位差中输出的最大电流值；
[0022]最终通过寻找在所有并行光电探测器中输出电流强度达到0或I0的行号k，对于电流强度为0，相位差判断为电流强度为I0，相位差判断为
[0023]本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术一种微波多相位差分相移键控信号的光学解调系统，先通过光相位调制器将微波l
‑
DPSK信号调制到光波相位上，再通过光带通滤波器滤出正或负一阶边带分量，然后将滤波后的光信号通过一个或者多个并联的时延差为
一个符号周期的非平衡马赫
‑
曾德尔干涉仪，通过设置附加相移，将l
‑
DPSK的差分相位转换为光功率调制信号，最后经过光电探测器转换为强度调制的电流信号，从而实现信号的解调。
[0024]同时，本专利技术一种微波多相位差分相移键控信号的光学解调系统还具有以下有益效果：
[0025](1)、本专利技术通过光学方法将微波l
‑
DPSK信号转换成强度调制信号，实现高频微波l
‑
DPSK的解调，避免了高频本振源和高速电模拟乘法器的使用，具有简单易行的优点；
[0026](2)、本专利技术设计了单个AMZI结构与多个AMZI并行结构；其中，采用单个AMZI结构的优点是结构简单，只需单个AMZI；缺点是解调信号的电平间距会随着信号相位数量的增加而减小；采用多个AMZI并行结构的优点是解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波多相位差分相移键控信号的光学解调系统，其特征在于，包括：半导体激光器、光相位调制器、光带通滤波器、单个的非平衡马赫
‑
曾德尔干涉仪AMZI和光电探测器；所述半导体激光器产生连续光并作为光载波输入至光相位调制器，其中，ω0为连续光的频率，P0表示半导体激光器的输出功率；所述光相位调制器将需要解调的l个相位的差分相移键控信号l
‑
DPSK调制到光载波上，l
‑
DPSK信号的形式为：V
DPSK
(t)＝V sin(ω
RF
t+θ
i
(t))，ω
RF
为l
‑
DPSK信号的频率，V表示DPSK信号的幅度，θ
i
(t)表示DPSK信号携带的相位信息，i＝1,2,
…
,l；相位调制后的光信号表示：其中，表示调制指数J
n
(m)表示第一类n阶贝塞尔函数；然后，将相位调制后的光信号E
PM
(t)输入至光带通滤波器；所述光带通滤波器的中心频率设计为ω0+ω
RF
或ω0‑
ω
RF
，带宽大于l
‑
DPSK信号带宽；相位调制后的光信号E
PM
(t)通过光带通滤波器的滤出正一阶或负一阶边带分量，再输入至单个的AMZI；所述AMZI的输入端与输出端的分光比均设计为1:1；在AMZI中，通过下臂的光信号直接至输出端，通过上臂的光信号先延迟一个码元时间，再利用相移器添加附加相移最后在输出端将上臂与下臂信号合路输出带有l种幅度的光功率调制信号，再输入光电探测器；所述光电探测器将带有l种幅度的光功率调制信号转换为l个幅度的电流信号，再通过检测光电探测器输出的电流强度，进一步获得微波信号中的相位差关系。2.根据权利要求1所述的一种微波多相位差分相移键控信号的光学解调系统，其特征在于，所述的正一阶或负一阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌云，陈诺，邱昆，胡钢，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：