具有带内自干扰消除能力的镜像抑制混频装置及方法制造方法及图纸

具有带内自干扰消除能力的镜像抑制混频装置，中心站包括信号处理模块，90

【技术实现步骤摘要】
具有带内自干扰消除能力的镜像抑制混频装置及方法


[0001]本专利技术涉及微波光子信号处理领域，具体涉及一种基于偏振复用和哈特雷结构的带内全双工体制下兼容远距离色散传输，且具有带内自干扰消除能力的镜像抑制混频装置及方法。

技术介绍

[0002]近年来，微波光子技术的发展受到各个领域的广泛关注，相比于传统的电学技术，微波光子具有更好的宽带操作能力和抗电磁干扰能力，并且具有体积小、重量轻、可兼容光纤传输从而降低传输损耗等优势。其中，微波光子混频器在实现频率变换的过程中发挥了重要作用，不仅可以使接收的高频信号下变频为中频以降低对后续模数转换及数字信号处理的采样率要求，还可以将有用信号上变频为需要的高频频段进行发射。然而，在实际应用过程中，开放的无线信道通常会接收环境中的多种信号，人为产生的镜像信号对混频器的变频结果有着明显的干扰。由于镜像信号和射频信号变频之后的中频信号处于同一频段，无法通过滤波器将其分离，因此会造成有用信号携带的信息出现失真。此外，为解决有限的频谱资源和不断增长的数据速率之间的突出矛盾，可以在同一时间以同一频率发射和接收信号的带内全双工体制因其频谱利用效率的翻倍而成为人们关注的重点。但是，带内全双工体制也给系统带来自干扰问题，即高功率发射信号串扰进接收通道使得低功率接收信号的恢复受到影响，这种带内自干扰同样也无法利用滤波器进行消除。因此，研究一种具有自干扰消除能力的镜像抑制混频器是有效解决带内全双工系统中自干扰和镜像干扰问题，实现信号高效收发和有效通信的关键。
[0003]传统的镜像抑制混频器大多基于哈特雷(Hartley)结构的相位相消原理，通过移相器或者90
°
电桥来引入镜像信号和射频信号之间的相位差，这种方法在输入频率发生变化时仍然可以实现镜像干扰的抑制，有利于混频器的宽带操作能力。然而目前大部分镜像抑制混频器未将自干扰信号的消除考虑在内，也并未考虑兼容远距离光纤传输场景时光纤色散对镜像抑制性能的影响，使得现有系统无法发挥出带内全双工体制高频谱效率和光载无线系统(RoF)大容量、低传输损耗的优势。而镜像抑制混频器与自干扰消除系统的独立功能叠加将造成系统插入损耗增加、成本和复杂度上升、灵活性较差。因此亟需一种兼容带内全双工体制和光纤传输的镜像抑制混频器，以解决上述问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种具有带内自干扰消除能力的镜像抑制混频装置，包括远端基站、传输介质以及中心站；
[0005]中心站包括信号处理模块，第一90
°
电耦合器a 14，光电探测器x 12和光电探测器y 13，偏振分束器11以及光功率放大器10；传输介质为单模光纤9；远端基站包含激光器1、偏振控制器2、偏振复用
‑
双驱动
‑
马赫
‑
曾德尔调制器PDM
‑
DMZM 3、光滤波器8、接收天线17、发射天线18、直流源x 15、直流源y 16、第一电分束器a 19和第二电分束器b 22、第一电合
束器a 25和第二电合束器b 26、第二90
°
电耦合器b 24、本振信号发生器23、电衰减器20、电延时线21；其中
[0006]激光器1，其输出端与偏振控制器2的输入端相连；
[0007]偏振控制器2，其输出偏振调节后的光载波；
[0008]偏振复用
‑
双驱动马赫曾德尔调制器PDM
‑
DMZM 3为集成器件，内部集成有子调制器x 4，子调制器y 5，90
°
偏振旋转器6和偏振合束器7，PDM
‑
DMZM 3输入端与偏振控制器2的输出端相连，输出光载射频调制信号；
[0009]子调制器x 4，嵌入于PDM
‑
DMZM 3的上臂，其输出端与偏振合束器7的一个输入端相连；
[0010]子调制器y 5，嵌入于PDM
‑
DMZM 3的下臂，其输出端与90
°
偏振旋转器6的输入端相连；
[0011]90
°
偏振旋转器6，嵌入于PDM
‑
DMZM 3的下臂，其输入端与子调制器y 5的输出端相连，其输出端与偏振合束器7的一个输入端相连；
[0012]偏振合束器7，集成于PDM
‑
DMZM 3，其接收子调制器x 4输出的偏振在x轴方向的光载射频调制信号和90
°
偏振旋转器6输出的偏振在y轴方向的光载射频调制信号，将PDM
‑
DMZM 3上下两路的偏振正交调制信号进行偏振合束并输出光载射频调制信号；
[0013]光滤波器8，其输入端与偏振合束器7的输出端相连，输出滤波后的光载射频调制信号；
[0014]单模光纤9，其输入端与集成光滤波器8的输出端相连，其输出至中心站；
[0015]光功率放大器10，其输入端与单模光纤9的输出端相连；
[0016]偏振分束器11，其输入端与光功率放大器10的输出端相连，用于将偏振正交的两路光载射频调制信号分离并在上路输出处于x轴偏振状态的光载射频调制信号，在下路输出处于y轴偏振状态的光载射频调制信号；
[0017]光电探测器x 12，其输入端与偏振分束器11的一个输出端相连，输出一路光电转换后的电信号；
[0018]光电探测器y 13，其输入端与偏振分束器11的另一个输出端相连，输出另一路光电转换后的电信号；
[0019]第一90
°
电耦合器a 14，其输入端分别与光电探测器x 12、光电探测器y 13的输出端的相连，输出耦合后的电信号；
[0020]直流源x 15，其输出端与PDM
‑
DMZM 3上支路子调制器x 4的直流输入端相连；
[0021]直流源y 16，其输出端与PDM
‑
DMZM 3下支路子调制器y 5的直流输入端相连；
[0022]接收天线17，其接收端面向无线信道，输出端与第一电分束器a 19的输入端相连；
[0023]第一电分束器a 19，其输入端与接收天线17的输出端相连，其输出端分别与PDM
‑
DMZM 3上支路子调制器x 4的射频输入端x
‑
1和下支路子调制器y 5的射频输入端y
‑
1相连；
[0024]发射天线18，其发射端面向无线信道，发射出的信号将进入自由空间传播，其中发射天线18泄漏进入接收天线17的信号为SI信号
③
，发射天线18回传至电衰减器20的信号作为参考信号(RI)
④
；
[0025]电衰减器20，其接收来自发射天线18的参考信号(RI)
④
，其输出端与电延时线21的输入端相连；
[0026]电延时线21，其接收来自电衰减器20的幅度可调的光载RI调制信号，其输出端与第二电分束器b 22的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有带内自干扰消除能力的镜像抑制混频装置，包括远端基站、传输介质以及中心站；其特征在于：中心站包括信号处理模块，第一90
°
电耦合器a(14)，光电探测器x(12)和光电探测器y(13)，偏振分束器(11)以及光功率放大器(10)；传输介质为单模光纤(9)；远端基站包含激光器(1)、偏振控制器(2)、偏振复用
‑
双驱动
‑
马赫
‑
曾德尔调制器PDM
‑
DMZM(3)、光滤波器(8)、接收天线(17)、发射天线(18)、直流源x(15)、直流源y(16)、第一电分束器a(19)和第二电分束器b(22)、第一电合束器a(25)和第二电合束器b(26)、第二90
°
电耦合器b(24)、本振信号发生器(23)、电衰减器(20)、电延时线(21)；其中激光器(1)，其输出端与偏振控制器(2)的输入端相连；偏振控制器(2)，其输出偏振调节后的光载波；偏振复用
‑
双驱动马赫曾德尔调制器PDM
‑
DMZM(3)为集成器件，内部集成有子调制器x(4)，子调制器y(5)，90
°
偏振旋转器(6)和偏振合束器(7)，PDM
‑
DMZM(3)输入端与偏振控制器(2)的输出端相连，输出光载射频调制信号；子调制器x(4)，嵌入于PDM
‑
DMZM(3)的上臂，其输出端与偏振合束器(7)的一个输入端相连；子调制器y(5)，嵌入于PDM
‑
DMZM(3)的下臂，其输出端与90
°
偏振旋转器(6)的输入端相连；90
°
偏振旋转器(6)，嵌入于PDM
‑
DMZM(3)的下臂，其输入端与子调制器y(5)的输出端相连，其输出端与偏振合束器(7)的一个输入端相连；偏振合束器(7)，集成于PDM
‑
DMZM(3)，其接收子调制器x(4)输出的偏振在x轴方向的光载射频调制信号和90
°
偏振旋转器(6)输出的偏振在y轴方向的光载射频调制信号，将PDM
‑
DMZM(3)上下两路的偏振正交调制信号进行偏振合束并输出光载射频调制信号；光滤波器(8)，其输入端与偏振合束器(7)的输出端相连，输出滤波后的光载射频调制信号；单模光纤(9)，其输入端与集成光滤波器(8)的输出端相连，其输出至中心站；光功率放大器(10)，其输入端与单模光纤(9)的输出端相连；偏振分束器(11)，其输入端与光功率放大器(10)的输出端相连，用于将偏振正交的两路光载射频调制信号分离并在上路输出处于x轴偏振状态的光载射频调制信号，在下路输出处于y轴偏振状态的光载射频调制信号；光电探测器x(12)，其输入端与偏振分束器(11)的一个输出端相连，输出一路光电转换后的电信号；光电探测器y(13)，其输入端与偏振分束器(11)的另一个输出端相连，输出另一路光电转换后的电信号；第一90
°
电耦合器a(14)，其输入端分别与光电探测器x(12)、光电探测器y(13)的输出端的相连，输出耦合后的电信号；直流源x(15)，其输出端与PDM
‑
DMZM(3)上支路子调制器x(4)的直流输入端相连；直流源y(16)，其输出端与PDM
‑
DMZM(3)下支路子调制器y(5)的直流输入端相连；接收天线(17)，其接收端面向无线信道，输出端与第一电分束器a 19的输入端相连；第一电分束器a(19)，其输入端与接收天线(17)的输出端相连，其输出端分别与PDM
‑
DMZM(3)上支路子调制器x(4)的射频输入端x
‑
1和下支路子调制器y(5)的射频输入端y
‑
1相连；发射天线(18)，其发射端面向无线信道，发射出的信号将进入自由空间传播，其中发射天线(18)泄漏进入接收天线(17)的信号为SI信号
③
，发射天线(18)回传至电衰减器(20)的信号作为参考信号RI
④
；电衰减器(20)，其接收来自发射天线(18)的参考信号(RI)
④
，其输出端与电延时线(21)的输入端相连；电延时线(21)，其接收来自电衰减器(20)的幅度可调的光载RI调制信号，其输出端与第二电分束器b(22)的输入端相连；第二电分束器b(22)，其接收来自电延时线(21)的幅度及延时可调的光载RI调制信号，其输出端分别与第一电合束器a(25)，第二电合束器b(26)的输入端之一相连；本振信号发生器(23)，其输出端与第二90
°
电耦合器b(24)的输入端相连；第二90
°
电耦合器b(24)，其接收来自本振信号发生器(23)的本振(LO)信号
⑤
，其输出端分别与第一电合束器a(25)，第二电合束器b(26)的另一个输入端相连；第一电合束器a(25)，其输出端与PDM
‑
DMZM(3)上支路子调制器x(4)的另一个射频输入端x
‑
2相连；第二电合束器b(26)，其输出端与PDM
‑
DMZM(3)下支路子调制器y(5)的另一个射频输入端y
‑
2相连。2.一种具有带内自干扰消除能力的镜像抑制混频方法，其基于如权利要求1所述的具有带内自干扰消除能力的镜像抑制混频装置，其特征在于：假定激光器(1)产生的光载波为E
c
(t)＝E
c
exp jω
c
t，其中E
c
是载波的振幅，ω
c
表示光载波的角频率；由接收天线(17)接收到的SOI信号
①
为IM信号
②
为SI信号
③
为经由发射天线(18)传输回系统装置的RI信号
④
为本振信号发生器(23)产生的LO信号
⑤
为其中V
SOI
、V
IM
、V
SI
、V
RI
、V
LO
分别为SOI信号、IM信号、SI信号、RI信号和LO信号的电压，ω
SOI
、ω
IM
、ω
SI
、ω
RI
、ω
LO
分别为SOI信号、IM信号、SI信号、RI信号和LO信号的角频率，分别为SOI信号、IM信号、SI信号、RI信号和LO信号的初始相位；该方法具体包括下列步骤：(1)光载波由激光器(1)产生并注入PDM
‑
DMZM(3)；激光器(1)产生的光载波输出给偏振控制器(2)，通过偏振控制器(2)将光载波的偏振态调整成对准PDM
‑
DMZM(3)的主轴x轴并输出；(2)偏振控制器(2)输出的光载波在PDM
‑
DMZM
‑
3的输入端被均分为功率相等的上下两路，分别进入上路子调制器x(4)和下路子调制器y(5)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱子行，李赫，赵尚弘，高从芮，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：