专利名称：一种16QAM调制方式的光学4倍频毫米波RoF系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学4倍频的RoF(RoF，Radio over Fiber)系统结构，从光波产 生毫米波的同时，又实现将信号对光波的调制转为对毫米波的调制。
背景技术：
近年来光载无线通信以其宽频带，高灵活度，在宽带无线接入网领域成为一项非 常有吸引力的解决方案。为了适应未来通信的要求，光载无线系统所用的射频频率必须向 着更高端发展，所以大多数光载无线系统所选用的射频频段一般是毫米波频段。基于光学 倍频法的毫米波RoF系统就是光载无线系统具有代表性的一种。在过去的几年间所提出的 基于光学倍频法的RoF系统，还是存在一定的问题。由于其本身是基于谐波来产生毫米波， 往往在基站中光电转换后，光电流中，有许多的谐波分量，而调制信号则会调制每个谐波分 量，这将导致大量有用信号的功率被浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种在光电流中，谐波分量少，且经济、易于实现的RoF系 统。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种16QAM调制方式的光学4倍 频毫米波RoF系统，包括中心站、基站和下行链路光纤，中心站和基站通过下行链路光纤连 接，其特征在于中心站包括激光器，激光器通过保偏尾纤与第一双电极Mach-Zehnder光 调制器的输入端相连，在第一双电极Mach-Zehnder光调制器的一条臂上的RF电极加由一 个微波信号源输出的余弦微波信号，第一偏压电极加上电压V1,另一条臂上的RF电极加由 微波信号源产生再经一个第一 η移相器移相的余弦微波信号，第二偏压电极接地，第一双 电极Mach-Zehnder光调制器的输出端通过保偏尾纤连接第二 Mach-Zehnder光调制器的输 入端，在第二 Mach-Zehnder光调制器中一条臂上的RF电极加由微波信号源产生再经一个 η /2移相器移相的正弦微波信号，第三偏压电极加上电压V2，在另一条臂上的RF电极加由 微波信号源产生的再经一个η/2移相器和一个第二 π移相器移相的正弦微波信号，第四 偏压电极接地，第二双电级Mach-Zehnder调制器的输出端通过保偏光纤与一个光强度调 制器的光输入端连接，一个16QAM信号源加到光强度调制器的RF电极，一个偏压控制器加 到光强度调制器的偏压电极，光强度调制器的输出端与一个EDFA光纤放大器的输入端相 连接，EDFA光纤放大器的输入端连接到基站。本发明的优点是1、与以往的基于光学倍频法的毫米波产生方案相比，光电流中相邻谐波之间的频 率间隔是扫描微波信号的4倍，而不是以往的2倍，当用16QAM中频信号来调制光波幅度 时，光电流中每一根纯净谐波的附近都存在上边带与下边带。如果谐波太多会导致有用信 号分配在所需谐波上的能量太少，本方案则使谐波数量进一步减少。2、以往的基于光学4倍频的毫米波，使用了一个并联的双电极Mach-Zehnder调制器，此器件价格昂贵，而本方案使用的两个串联双电极Mach-Zehnder调制器，价格上要低 廉很多。3、激光器的相位噪声在双电极光调制器中抵消，使生成的毫米波频谱纯净。
图1为本发明的16QAM调制方式的光学4倍频毫米波RoF信号生成系统结构框 图；图2为16QAM调制的毫米波信号频谱图。
具体实施例方式以下结合实施例来具体说明本发明。实施例如图1所示，本发明提供的一种16QAM调制方式的光学4倍频毫米波RoF系统，包 括中心站1、基站2和下行链路光纤3，中心站1和基站2通过下行链路光纤3连接，其特征 在于中心站1包括激光器1-1，激光器1-1通过保偏尾纤与第一双电极Mach-Zehnder光调 制器1-14的输入端相连，在第一双电极Mach-Zehnder光调制器1_14的一条臂上的RF电 极加由一个微波信号源1-2输出的余弦微波信号，第一偏压电极1-5加上电压Vl，另一条臂 上的RF电极加由微波信号源1-2产生再经一个第一 π移相器1-3移相的余弦微波信号， 第二偏压电极1-6接地，第一双电极Mach-Zehnder光调制器1_14的输出端通过保偏尾纤 连接第二 Mach-Zehnder光调制器1_15的输入端，在第二 Mach-Zehnder光调制器1_15中
一条臂上的RF电极加由微波信号源1-2产生再经一个f移相器1-4移相的正弦微波信号，
第三偏压电极1-8加上电压V2，在另一条臂上的RF电极加由微波信号源1-2产生的再经一
个f移相器1-4和一个第二 π移相器1-7移相的正弦微波信号，第四偏压电极1-9接地，
第二双电级Mach-Zehnder调制器1_15的输出端通过保偏光纤与一个光强度调制器1_10， 简称为IM，的光输入端连接，一个16QAM信号源1-11加到光强度调制器1_10的RF电极，一 个偏压控制器1-12加到光强度调制器1-10的偏压电极，光强度调制器1-10的输出端与一 个EDFA光纤放大器1-13的输入端相连接，EDFA光纤放大器1_13的输入端连接到基站2。所述基站2包括一个光探测器2-1，光探测器2-1通过下行链路光纤3与所述EDFA 光纤放大器1-13的输入端相连，光探测器2-1的电输出端与一个前置低噪声放大器2-2的 输入端相连，前置低噪声放大器2-2的输出端与一个带通滤波器2-3的输入端相连，带通滤 波器2-3的输出端与一个毫米波功率放大器2-4的输入端相连接，毫米波功率放大器2-4 的输出端与一个毫米波发射天线2-5相连。控制余弦微波信号源1-2的输出幅度以获得最佳的调相指数，在基站2的光探测 器2-1的电输出端含有余弦微波的高次谐波，谐波与谐波之间的频率间隔为余弦微波信号 源1-2频率的4倍。16QAM信号源1_11加到光强度调制器1_10的RF电极，偏压控制器 1-12加到光强度调制器1-10的偏压电极，来补偿外界环境造成的光强度调制器1-10线性 工作点的变化。谐波产生过程的数学模型如下
假设双电极Mach-Zehnder光调制器两臂时延差τ = 0。偏压电极(1_5)接地，偏 压电极(1-8)接地，即使两个双电极Mach-Zehnder光调制器偏置在传输曲线的最高点。第一 Mach-Zehnder光调制器的输入光波电场 Enm (t) = Ecexp (ω ct+ Φ (t)) 第一 Mach-Zehnder光调制器的输出光波电场
权利要求
1.一种16QAM调制方式的光学4倍频毫米波RoF系统，包括中心站(1)、基站( 和下 行链路光纤(3)，中心站(1)和基站( 通过下行链路光纤C3)连接，其特征在于中心站 (1)包括激光器(1-1)，激光器(1-1)通过保偏尾纤与第一双电极Mach-Zehnder光调制器 (1-14)的输入端相连，在第一双电极Mach-Zehnder光调制器(1_14)的一条臂上的RF电极 加由一个微波信号源(1-2)输出的余弦微波信号，第一偏压电极(1-5)加上电压VI，另一 条臂上的RF电极加由微波信号源(1-2)产生再经一个第一 π移相器(1-3)移相的余弦微 波信号，第二偏压电极(1-6)接地，第一双电极Mach-Zehnder光调制器(1_14)的输出端通 过保偏尾纤连接第二 Mach-Zehnder光调制器(1-1 的输入端，在第二 Mach-Zehnder光调制器(1-15)中一条臂上的RF电极加由微波信号源(1-2)产生再经一个f移相器(1-4)移相的正弦微波信号，第三偏压电极(1-8)加上电压V2，在另一条臂上的RF电极加由微波信号源(1-2)产生的再经一个f移相器(1-4)和一个第二 π移相器(1-7)移相的正弦微波信号，第四偏压电极(1-9)接地，第二双电级Mach-Zehnder调制器(1_15)的输出端通过保 偏光纤与一个光强度调制器(1-10)的光输入端连接，一个16QAM信号源(1-11)加到光强 度调制器(1-10)的RF电极，一个偏压控制器(1-12)加到光强度调制器(1-10)的偏压电 极，光强度调制器(1-10)的输出端与一个EDFA光纤放大器(1-1 的输入端相连接，EDFA 光纤放大器(1-1 的输入端连接到基站(2)。
2.根据权利要求1所述的一种16QAM调制方式的光学4倍频毫米波RoF系统，其特征 在于所述基站( 包括一个光探测器0-1)，光探测器(2-1)通过下行链路光纤( 与所 述EDFA光纤放大器(1-1 的输入端相连，光探测器的电输出端与一个前置低噪声 放大器0-2)的输入端相连，前置低噪声放大器(2-2)的输出端与一个带通滤波器(2-3) 的输入端相连，带通滤波器0-3)的输出端与一个毫米波功率放大器(2-4)的输入端相连 接，毫米波功率放大器0-4)的输出端与一个毫米波发射天线(2- 相连。
全文摘要
本发明提供了一种16QAM调制方式的光学4倍频毫米波RoF系统，包括中心站、基站和下行链路光纤，中心站和基站通过下行链路光纤连接，其特征在于中心站包括激光器，激光器通过保偏尾纤与第一双电极Mach-Zehnder光调制器的输入端相连，在第一双电极Mach-Zehnder光调制器加由一个余弦微波信号及经一个第一π移相器移相的余弦微波信号，第一双电极Mach-Zehnder光调制器通过保偏尾纤连接第二Mach-Zehnder光调制器，在第二Mach-Zehnder光调制器上加经一个移相器移相的正弦微波信号，在另一条臂上加正弦微波信号，第二Mach-Zehnder光调制器串联光强度调制器。本发明的优点是使谐波数量进一步减少，价格更为低廉，使生成的毫米波频谱纯净。
文档编号H04L27/36GK102104429SQ201010599800
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者陈小立, 陈翔 申请人:东华大学