一种被动稳相射频光传系统技术方案

一种被动稳相射频光传系统，近端将待传输信号V0调制到波长为λ1光载波上，经过耦合输入光环形器一，经过光分束器，向n路远端传输，由光环形器二接收，经过波分复用器，从上支路输入光电探测器一，解调、功分、过滤出信号V1和V2，各路远端将V1调制到波长为λn+1光载波上，输入光环形器二，向近端回传，经过光分束器和光环形器一，输入掺铒光纤放大器，和λ1光载波的调制信号耦合，再次向远端传输，经过波分复用器，从下支路输入光电探测器二，解调出信号V3，和V2混频、过滤出稳相信号V4。过滤出稳相信号V4。过滤出稳相信号V4。

【技术实现步骤摘要】
一种被动稳相射频光传系统


[0001]本专利技术属于光传输
，具体涉及一种混频稳相技术。

技术介绍

[0002]射频信号传输、分发的高稳定度，对分布式相参雷达、高精度时钟本振分发等，具有重要意义。光纤质量轻，传输损耗低，抗电磁干扰，以其为媒介的远距离射频光传，逐渐取代电缆传输，应用于多天线系统。
[0003]温度、应力等环境扰动，以及光纤自身的色散、相干瑞利散射等因素，会导致信号的传输相位出现抖动，降低系统稳定度。
[0004]分布式稳相传输技术的传统方案，是用锁相环主动稳相。用鉴相器从往返信号中提取光链路的相位抖动信息，对相位、延时的补偿器反馈控制，实现信号稳相。鉴相器的限制是稳相范围有限，多次反馈环路导致响应速度较慢，相位检测模块及补偿驱动电路增加了系统复杂度。
[0005]用共轭混频的被动稳相技术，使用混频将链路相位抖动信息加载到传输信号中，实现相位补偿。相较于主动稳相技术，混频稳相用相位共轭相消原理。系统架构简单，易于工程化，理论上具有无限大的延时补偿范围，无需反馈控制及可调器件，响应速度更快。
[0006]被动稳相存在以下问题：多级混频引入了插入损耗及额外相位噪声，混频器引入的杂散干扰了有用信号，分布式稳相架构还鲜有研究。

技术实现思路

[0007]为了解决被动稳相存在的技术问题，本专利技术提出了一种被动稳相射频光传系统，采用了共轭混频稳相传输架构的技术方案，产生了单级混频稳相、近端光分多路传输、二倍频输出的技术效果。
[0008]系统包括近端和远端，近端包括连续波激光器一、电光强度调制器一和光环形器一，远端系统包括电光强度调制器二、连续波激光器二、光环形器二、波分复用器、2个光电探测器、电功分器、3个带通滤波器和共轭混频器。
[0009]连续波激光器一产生波长为λ1光载波，和待传输信号V0一起，输入电光强度调制器一，将待传输信号V0调制到λ1光载波上，输入光环形器一，指定光信号的传输路径，向远端传输。
[0010]光环形器二接收光信号，经过波分复用器，波长为λ1光载波从上支路输出，经过光电探测器一解调出射频信号，输入电功分器，将解调信号等功率的分成2路，分别经过带通滤波器一和带通滤波器三，过滤出指定频率的解调信号V1和V2。
[0011]连续波激光器二产生波长为λ2光载波，和解调信号V1一起，输入电光强度调制器二，将解调信号V1调制到λ2光载波上，输入光环形器二，指定光信号的传输路径，向近端回传。
[0012]光环行器一接收回传信号，指定光信号的传输路径，向远端传输，光环形器二接收
光信号，经过波分复用器，波长为λ2光载波从下支路输出，经过光电探测器二解调出射频信号V3，和解调信号V2一起，输入共轭混频器，经过带通滤波器二，过滤出指定频率的稳相信号V4。
[0013]近端还包括定向耦合器和掺铒光纤放大器，电光强度调制器一的调制信号，经过定向耦合器输入光环行器一，光环行器一接收回传信号，指定光信号的传输路径，不向远端传输，经过掺铒光纤放大器，放大回传信号的功率，和调制信号一起，输入定向耦合器，将λ1光载波的调制信号和λ2光载波的回传信号，耦合成一路，输入光环行器一，指定光信号的传输路径，向远端传输。
[0014]设待传输信号的角频率为ω0，则带通滤波器一的中心频率设置为ω0，带通滤波器二的中心频率设置为2*ω0，带通滤波器三的中心频率设置为3*ω0。
[0015]远端有n个，架构相同，近端还包括光分束器，光环行器一输出的光信号经过光分束器，将光信号等功率的分成n路，向n个远端传输，第2至n路的连续波激光器产生光载波的波长为λ3至λn+1、通过波分复用器上支路的中心波长为λ1，通过下支路的中心波长为λ3至λn+1，回传信号经过光分束器向光环行器一传输。
附图说明
[0016]图1是单传原理框图，图2是多传原理框图，图3是仿真频谱图，图4是相位随扰动变化对比图。
实施方式
[0017]以下结合附图对本专利技术的技术方案做具体的说明。
[0018]假设一个近端到一个远端稳相传输，原理框图如图1所示，连续波激光器一1产生波长为λ1光载波，和待传输信号V0一起，输入电光强度调制器一2，将待传输信号V0调制到λ1光载波上，经过定向耦合器3，输入光环形器一4，经过光纤，向光环行器二7传输。
[0019]光环形器二7接收光信号，指定光信号的传输路径，经过波分复用器8，波长为λ1光载波从上支路输出，经过光电探测器一9解调出射频信号，输入电功分器11，将解调信号等功率的分成2路，分别经过带通滤波器一12和带通滤波器三13，过滤出指定频率的解调信号V1和V2。
[0020]连续波激光器二14产生波长为λ2光载波，和解调信号V1一起，输入电光强度调制器二15，将解调信号V1调制到λ2光载波上，反馈至光环形器二7，经过光纤，向光环形器一4回传。
[0021]光环行器一4接收回传信号，经过掺铒光纤放大器5，放大光信号的功率，输入定向耦合器4，将λ1光载波的调制信号和λ2光载波的回传信号，耦合成一路，输入光环行器一4，再次经过光纤，向光环行器二7传输。
[0022]光信号经过波分复用器8，波长为λ2光载波从上支路输出，经过光电探测器二10解调出射频信号V3，和解调信号V2一起，输入共轭混频器16，经过带通滤波器二17，过滤出指定频率的混频信号V4可以作为最终的稳相信号。
[0023]电光强度调制器一2用双边带调制，工作在正交偏置点，待传输信号V0的功率超过电光调制器一2的1dB功率压缩点，产生明显的三阶非线性信号，光电探测器一9从λ1光载波
中解调出射频信号，包含一阶信号分量和三阶非线性分量，带通滤波器一12过滤出的解调信号V1是一阶信号分量，带通滤波器三13过滤出的解调信号V2是三阶信号分量。
[0024]解调信号V1调制到λ2光载波上，经过光环形器二7和光环形器一4，信号强度变弱，输入掺铒光纤放大器5增强信号，经过定向耦合器3，输入光环形器一，再次传输，经过波分复用器8，和λ1光载波分开，输入光电探测器二10解调出射频信号V3，是V1经过光纤往返传输一次后得到的，和V1的延时扰动相同。
[0025]解调信号V3和解调信号V2输入共轭混频器16，经过带通滤波器二17滤出中心频率为2*ω0的混频信号V4，不包含光纤延时扰动项ΔT，可以作为稳相信号，并且频率是2*ω0，通过分频器就可以得到原始信号。
[0026]设φ0是待传输信号的初始相位，T是信号从近端传到远端的延时，由光纤的本征长度决定，ΔT是温度和应力振动造成的光纤延时扰动，则信号V0至V4可以用公式表示。
[0027]上述方案同时利用传输信号的一阶和三阶非线性分量，消除链路的附加延时扰动，稳相系统位于远端，一次单级混频实现稳相，简化了系统结构，输出传输信号的二倍频，相位不随传输过程中的光纤扰动而改变，减少了后续倍频链路对信号噪声的恶化，减少了多级混频引入的损耗、噪声和杂散。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种被动稳相射频光传系统，包括近端和远端，其特征在于，近端包括连续波激光器一、电光强度调制器一和光环形器一，远端系统包括电光强度调制器二、连续波激光器二、光环形器二、波分复用器、2个光电探测器、电功分器、3个带通滤波器和共轭混频器；连续波激光器一产生波长为λ1光载波，和待传输信号V0一起，输入电光强度调制器一，将待传输信号V0调制到λ1光载波上，输入光环形器一，指定光信号的传输路径，向远端传输；光环形器二接收光信号，经过波分复用器，波长为λ1光载波从上支路输出，经过光电探测器一解调出射频信号，输入电功分器，将解调信号等功率的分成2路，分别经过带通滤波器一和带通滤波器三，过滤出指定频率的解调信号V1和V2；连续波激光器二产生波长为λ2光载波，和解调信号V1一起，输入电光强度调制器二，将解调信号V1调制到λ2光载波上，输入光环形器二，指定光信号的传输路径，向近端回传；光环行器一接收回传信号，指定光信号的传输路径，向远端传输，光环形器二接收光信号，经过波分复用器，波长为λ2光载波从下支路输出，经过光电探测器二解调出射频信号V3，和解调信号V2一起，输入共轭混频器，经过带通滤波器二，过滤出指定频率的稳相信号V4。2.根据权利要求1所述的被动稳相射频光传系统，其特征在于，所述近端还包括定向耦合器和掺铒光纤放大器，电光强度调制器一的调制信号，经过定向耦合器输入光环行器一，光环行器一接收回传信号，指定光信号的传输路径，不向远端传输，经过掺铒光纤放大器，放大回传信号的功率，和调制信号一起，输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈志雄，高晖，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：