本发明专利技术公开了一种QAM光矢量信号产生及远程外差探测装置，包括发送装置和接收装置，在发送侧，第一MZM调制器将激光和微波震荡源调制后输出上、下边带光信号；光纤光栅使得上边带光信号通过；光带通滤波器使得下边带光信号通过；矢量波形发生器将数字基带信号分成两路输出；光调制装置对光纤光栅输出的上边带光信号进行调制后输出携带有数字基带信息的QAM光信号；第二光耦合器将下边带光信号与上述QAM光信号耦合至光纤中。本发明专利技术通过远程外差方法将光频域范围内的QAM光信号变换到所期望的电子频域内，并驱动天线产生携带有原始QAM信号的电磁波，可用于产生高频毫米波，实现结构简单，能耗低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光载无线通信
，更具体地，涉及一种QAM光矢量信号产生及利用远程外差探测装置产生所需要频率电磁波的装置。
技术介绍
无线通信具有高度的灵活性，光通信则具有无与伦比的高带宽。在实现下一代无线接入时有机地将无线通信和光通信的优势结合起来无疑将十分切合市场需求。因此光载无线通信技术应运而生，光载无线通信是光通信和无线通信的融合。当前5GHz以下的无线频段已经十分拥挤，光载无线通信技术主要研究利用30GHz(30GHz以上电磁波为毫米波段)以上的电磁波作为载体进行通信。因此光生毫米波是光载无线通信中的一项关键技术。传统产生毫米波的方法是在电域进行，通过二次变频把基带信号调制到射频频域，再变换到毫米波频域，最后再通过调制光波发射出去，需要用到锁相环，晶振等器件，实现起来代价昂贵，较为麻烦。`相干光通信可以利用载波的振幅、频率、相位、偏振态等变量来传送信息，其信息传送效率要高于仅采用幅度变量来传送信息的数字光通信。相干通信主要利用了相干调制和相干检测技术。QAM (Quadrature Amplitude Modulation,正交幅度调制)信号格式综合利用了载波的幅度和相位变量来传送信息，相对于单纯只采用一个变量来传送的方式，其效率得以提高。例如，相对于单纯只利用幅度变量传送信息的方式，采用16QAM调制方式的信号传送效率提高了 4倍，若采用64QAM，则信号传送效率提高了 8倍。外差检测技术属于相干检测技术的一种，在解调时需要一束相干光和信号光相互作用以恢复信号光所携带的信息。外差检测中，相干光和信号光之间有一固定频率差，经光电探测器后获得的是中频信号，还需二次解调才能被转换成基带信号。目前相干检测都需要在接收端用到本振光源，要求本振光频率与信号光的频率和相位要严格匹配。但一般不同激光器之间，即使产生的光频率可以做到严格匹配，但相位是不相关的。目前一般采用光锁相环的方法来解决本征光和信号光之间相位不匹配的问题。因此当前外差检测技术需要在接收端增加一个激光器以及光锁相环。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种实现结构简单且能耗低的QAM光矢量信号产生及远程外差探测装置。为实现上述目的，本专利技术提供了一种QAM光矢量信号产生及远程外差探测装置，包括通过光纤连接的发送装置和接收装置，所述发送装置包括激光器，用于出射激光；第一MZM调制器，输入端连接至所述激光器的输出端，控制端连接微波震荡源，用于将所述激光和微波震荡源调制后输出上、下边带光信号；光纤光栅，输入端连接至所述第一 MZM调制器的输出端，用于使得所述上边带光信号通过；光带通滤波器，输入端连接至所述光纤光栅的第一输出端，用于使得所述下边带光信号通过；矢量波形发生器，输入端接收数字基带信号，用于将数字基带信号分成两路后输出；光调制装置，输入端连接至所述光纤光栅的第二输出端，所述光调制装置的第一控制端连接至所述矢量波形发生器的第一输出端，所述光调制装置的第二控制端连接至所述矢量波形发生器的第二输出端，用于对所述光纤光栅输出的上边带光信号进行调制后输出携带有数字基带信息的QAM光信号；以及第二光耦合器，第一输入端连接至所述光调制装置的输出端，第二输入端连接至所述光带通滤波器的输出端，用于将所述下边带光信号与所述携带有数字基带信息的QAM光信号耦合至光纤中。更进一步地，所述接收装置包括光电探测器，输入端连接光纤，用于将接收的光信号转换成电信号；带通滤波器，输入端连接至所述光电探测器的输出端，用于使得所述电信号中设定频率的载波信号通过；放大器，输入端连接至所述带通滤波器的输出端，用于对通过的载波信号进行功率放大；天线，连接至所述放大器的输出端，将放大器输出端的电载波信号以电磁波的形式辐射。更进一步地，放大器输出端的电载波频率为上边带光信号的频率与下边带光信号的频率之差。更进一步地，所述上边带光信号的频率与下边带光信号的频率之差为所述微波震荡源频率的2倍。更进一步地，所述光调制装置包括第一分光器，其输入端作为所述光调制装置的输入端，用于将所述上边带光信号以等功率分成两路；第二 MZM调制器，输入端连接至所述第一分光器的第一输出端，所述第二 MZM调制器的控制端作为所述光调制装置的第一控制端，用于将所述第一分光器输出的一路光信号进行调制；第三MZM调制器，输入端连接至所述第一分光器的第二输出端，所述第三MZM调制器的控制端作为所述光调制装置的第二控制端，用于将所述第一分光器输出的另一路光信号进行调制；移相器，输入端连接至所述第三MZM调制器的输出端,用于将调制后的另一路光信号进行n/2移相处理；第一光稱合器，第一输入端连接至所述第二 MZM调制器的输出端，所述第一光耦合器的第二输入端连接至所述移相器的输出端，所述第一光耦合器的输出端作为所述光调制装置的输出端，用于将经过调制的一路光信号与移相n/2的另一路光信号进行耦合后输出所述携带有数字基带信息的QAM光信号。更进一步地，所述第一分光器、第二 MZM调制器、第三MZM调制器、移相器和第一光耦合器集成一体形成所述光调制装置。更进一步地，所述光矢量信号为M进制的正交振幅调制光矢量信号，M=22N，N为比特数目，N为大于等于1的正整数。本专利技术提供了一种可应用于光载无线通信系统，包括发送端上下边带光波的产生，M进制QAM光矢量信号产生，以及在接收端通过远程外差探测装置产生携带有发送端原始M进制QAM信号，其频率为所述上下边带光波频率之差的电磁波信号。本专利技术将数字基带信号直接在光域里变换成为QAM格式信号，避免了电域里的复杂处理，并利用相关光器件在发送端使得一个激光器产生两束具有固定频率差和相位严格匹配的光波，在经过接收端的光电探测器之后，由于差拍效应，可以产生所需要的频率的电磁波信号，譬如光载无线通信系统中的毫米波信号。附图说明图1是本专利技术实施例提供的QAM光矢量信号产生及远程外差探测装置的模块结构示意图；(a)为QAM光矢量信号产生及远程外差探测装置中发送装置的模块结构示意图；(b)为QAM光矢量信号产生及远程外差探测装置中接收装置的模块结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的QAM光矢量信号产生及远程外差探测装置中光波频谱分布示意图；(a)光波经激光器之后的频谱分布；(b)光波经第一 MZM调制器之后的频谱分布；(C)光波经光纤光栅之后的频谱分布；(d)光波经光带通滤波器之后的频谱分布；图3是本专利技术实施例提供的QAM光矢量信号产生及远程外差探测装置应用实例的解调星座图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种在光频域范围内产生QAM格式光信号，并通过远程外差方法将光频域范围内的QAM格式光信号变换到所需要电磁波频域，包括毫米波频域；该远程外差探测装置可以产生直接产生所需要频率的电信号并以此驱动天线产生相同频率的电磁波。譬如产生30GHz以上毫米波，可应用于光载无线通信。实现结构简单，能耗低。可应用于光载无线通信系统或QAM光矢量信号产生及远程外差探测装置。传统电域里产生毫米波主要依靠多次变频处理将低频射频变换到毫米波频域，需本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种QAM光矢量信号产生及远程外差探测装置，包括通过光纤连接的发送装置和接收装置，其特征在于，所述发送装置包括：激光器，用于出射激光；第一MZM调制器，输入端连接至所述激光器的输出端，控制端连接微波震荡源，用于将所述激光和微波震荡源调制后输出上、下边带光信号；光纤光栅，输入端连接至所述第一MZM调制器的输出端，用于使得所述上边带光信号通过；光带通滤波器，输入端连接至所述光纤光栅的第一输出端，用于使得所述下边带光信号通过；矢量波形发生器，输入端接收数字基带信号，用于将数字基带信号分成两路后输出；光调制装置，输入端连接至所述光纤光栅的第二输出端，所述光调制装置的第一控制端连接至所述矢量波形发生器的第一输出端，所述光调制装置的第二控制端连接至所述矢量波形发生器的第二输出端，用于对所述光纤光栅输出的上边带光信号进行调制后输出携带有数字基带信息的QAM光信号；以及第二光耦合器，第一输入端连接至所述光调制装置的输出端，第二输入端连接至所述光带通滤波器的输出端，用于将所述下边带光信号与所述携带有数字基带信息的QAM光信号耦合至光纤中。
【技术特征摘要】
1.一种QAM光矢量信号产生及远程外差探测装置，包括通过光纤连接的发送装置和接收装置，其特征在于，所述发送装置包括 激光器，用于出射激光； 第一 MZM调制器，输入端连接至所述激光器的输出端，控制端连接微波震荡源，用于将所述激光和微波震荡源调制后输出上、下边带光信号； 光纤光栅，输入端连接至所述第一 MZM调制器的输出端，用于使得所述上边带光信号通过； 光带通滤波器，输入端连接至所述光纤光栅的第一输出端，用于使得所述下边带光信号通过； 矢量波形发生器，输入端接收数字基带信号，用于将数字基带信号分成两路后输出； 光调制装置，输入端连接至所述光纤光栅的第二输出端，所述光调制装置的第一控制端连接至所述矢量波形发生器的第一输出端，所述光调制装置的第二控制端连接至所述矢量波形发生器的第二输出端，用于对所述光纤光栅输出的上边带光信号进行调制后输出携带有数字基带信息的QAM光信号；以及 第二光耦合器，第一输入端连接至所述光调制装置的输出端，第二输入端连接至所述光带通滤波器的输出端，用于将所述下边带光信号与所述携带有数字基带信息的QAM光信号率禹合至光纤中。2.如权利要求1所述的QAM光矢量信号产生及远程外差探测装置，其特征在于，所述接收装置包括 光电探测器，输入端连接光纤，用于将接收的光信号转换成电信号； 带通滤波器，输入端连接至所述光电探测器的输出端，用于使得所述电信号中设定频率的载波信号通过； 放大器，输入端连接至所述带通滤波器的输出端，用于对通过的载波信号进行功率放大； 天线，连接至所述放大器的输出端，将设定频率的电载波信号以电磁波的形式辐射。3.如权利要求2所述的QAM光矢量信号产生及远程外差探测装置，其特征在于，所述设定频率为发送端上边带光信号的频率与下边带光信号的频率之差。4.如权利要求2或3所述的QAM光矢...
【专利技术属性】
技术研发人员：单广军，刘德明，李劲，朱光喜，余宇，马洪，张伟，谭力，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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