专利名称：全光产生六倍频高速毫米波的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光通信技术领域的方法和装置，具体的说，是全光产生六倍频高 速毫米波的装置。
背景技术：
光载无线通信是一种新兴的技术，它主要结合光纤和无线通信两大技术，利用光 纤的低损耗、高带宽特性，提升无线接入网的带宽和移动性，为用户提供“随时，随地，任何 业务”的无线接入服务。与传统的无线系统相比，光载无线通信有着更广的蜂窝覆盖，更 高的带宽，较低的配置成本，较低的功耗以及易于动态管理和维护等优点，能够实现超过 mbit/s的超宽带无线接入，是满足人们对宽带业务需求的极具竞争力的解决方案。在超宽 带蜂窝网络、室内无线局域网络、视频分布系统、智能交通通信和控制等领域具有广泛的应 用前景。随着人们对语音、数据、视频以及交互式服务等移动宽带业务需求的日益增加，以 及低频频段的信道拥塞和相互干扰，在光载无线通信系统中，迫切需要采用高频毫米波(如 最近备受关注的60-GHz毫米波)携载高速数据以提高无线通信系统的容量，同时使无线信 道突破拥挤的低频频段。传统的电产生高频毫米波的方法，受技术和工艺的局限，配置成本 高，系统复杂，得到的高频毫米波调谐范围窄，幅频特性较差，相位噪声较高，不能很好的满 足实际的需要，特别是对于超过IOO-GHz的高频信号，目前电产生的方法还难以实现。而基 于光频率相乘的全光产生毫米波的技术，产生的毫米波信号具有很高的频谱纯度和相位相 干性，方法简单，成本低，具有很广泛的应用前景，吸引了学术界和工业界越来越多的关注。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种全光产生六倍频高速毫 米波的装置，即使用IO-GHz的低速射频信号和低速光电设备，全光产生60-GHz的高速毫米 波信号。本方案基于微波光子频率相乘技术，采用两个标准的低速马赫曾德调制器，通过简 单设置两个马赫曾德调制器的偏置电压，以及控制两个马赫曾德调制器驱动信号的相位差 和幅度，得到频率为六倍射频驱动信号频率的高频毫米波。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤
本发明涉及的全光产生六倍频高速毫米波的装置，包括激光器、信号发生器、第一马 赫曾德调制器、第二马赫曾德调制器、一个电移相器、一个电分路器、第一电放大器、第二放 大器，其中
激光器的输出端口与第一马赫曾德调制器的输入端口相连，信号发生器的输出端与电 分路器的输入端相连，电分路器的一个输出端与第一电放大器的输入端相连，第一电放大 器的输出端和第一马赫曾德调制器的射频输入端口相连，第一马赫曾德调制器的输出端口 与第二马赫曾德调制器的输入端口相连，电分路器的另一个输出端口通过电移相器和第二 电放大器的输入端相连，第二电放大器的输出端口连接到第二马赫曾德调制器的射频输入 端口，第二马赫曾德调制器的输出端口输出6倍频的毫米波信号。
3
所述的第一马赫曾德调制器偏置在传输曲线的最高点，因此第一马赫曾德调制器 输出频率分别为一 e ,一 ^LHi
和-c □ 2‘ s的3个谐波成分的光信号。所述的电移相器，调节第二射频信号，使得第二射频信号的相位和第一射频信号 的相位相差60度。所述的第二马赫曾德调制器被偏置在其传输曲线的最低点，使得第一马赫曾德调 制器产生的3个谐波成分中的每一个成分都被双边带载波抑制调制，即每一个谐波成分产
生两个新的频率成分频率为-e的谐波产生‘s两个新的成分，频率
ULi的谐波产生一和一e □一s两个新的成分，而频率为一eO Li的
谐波产生c Π 3.. s和‘ CU^S两个成分，因此第二马赫曾德调制器的输出包括6个新的 成分。所述的第二马赫曾德调制器输出的6个新成分中，有两对成分‘ e s和 c Π-- Λ，被相互抵消。因此第二马赫曾德调制器最终的输出只剩下频率为-.-.c □ s和
的两个谐波，它们的频率间隔为6倍射频驱动信号的频率)。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果1、从发射端需要的器件方面比较(不 考虑两个方案中相同的器件)本发明只需要两个普通的马赫曾德调制器和一个电移相器， 结构简单，器件少，成本低；2、从得到的毫米波信号性能方面比较本发明基于线性的光子 频率相乘技术，得到的信号稳定，频谱纯度高，相干性好，实施简单。
图1是本发明的装置结构示意图2为单臂马赫曾德调制器在不同偏置条件下的原理示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前 提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下 述的实施例。如图1所示，本实施例的全光产生六倍频高速毫米波的装置，包括激光器、信号 发生器、第一马赫曾德调制器、第二马赫曾德调制器、一个电移相器、一个电分路器、第一电 放大器、第二放大器，其中激光器的输出端口与第一马赫曾德调制器的输入端口相连，信 号发生器的输出端与电分路器的输入端相连，电分路器的一个输出端与第一电放大器的输 入端相连，第一电放大器的输出端和第一马赫曾德调制器的射频输入端口相连，第一马赫 曾德调制器的输出端口与第二马赫曾德调制器的输入端口相连，电分路器的另一个输出端 口通过电移相器和第二电放大器的输入端相连，第二电放大器的输出端口连接到第二马赫曾德调制器的射频输入端口，第二马赫曾德调制器的输出端口输出6倍频的毫米波信号。
本实施例中的第一马赫曾德调制器和第二马赫曾德调制器均为单臂马赫曾德调 制器，如图2所示，为单臂马赫曾德调制器在不同偏置条件下的原理示意图，连续光波的频
率为‘ c，单臂马赫曾德调制器被频率为‘ 5的射频信号驱动，偏置在其传输曲线的最高
点时，单臂马赫曾德调制器输出的光信号中，奇次谐波成分被完全抑制，只保留偶次谐波成
分，最终得到包含ο阶(‘ c频率成分)和两个二阶谐波成分LeCI )的光信号，它们
的频率间隔为2倍射频驱动信号频率(Ls )。如果单臂马赫曾德调制器被偏置在传输曲
线的最低点时，马赫曾德调制器输出的光信号中，偶次谐波成分被完全抑制，只保留奇次谐
波成分，最终得到包含两个一阶谐波成分(‘ e s )的光信号，它们的频率间隔也为2倍
射频驱动信号频率，由于其它高次谐波成分相比较一次和二次成分的幅度很小，因此可以 忽略不计。
权利要求
1.一种全光产生六倍频高速毫米波的装置，其特征在于，包括激光器、信号发生器、 第一马赫曾德调制器、第二马赫曾德调制器、一个电移相器、一个电分路器、第一电放大器、 第二放大器，其中激光器的输出端口与第一马赫曾德调制器的输入端口相连，信号发生器的输出端与电 分路器的输入端相连，电分路器的一个输出端与第一电放大器的输入端相连，第一电放大 器的输出端和第一马赫曾德调制器的射频输入端口相连，第一马赫曾德调制器的输出端口 与第二马赫曾德调制器的输入端口相连，电分路器的另一个输出端口通过电移相器和第二 电放大器的输入端相连，第二电放大器的输出端口连接到第二马赫曾德调制器的射频输入 端口，第二马赫曾德调制器的输出端口输出6倍频的毫米波信号。
2.根据权利要求1所述的一种全光产生六倍频高速毫米波的装置，其特征在于，所述 的第一马赫曾德调制器偏置在传输曲线的最高点，因此第一马赫曾德调制器输出频率分别为一 c ,一c[] 和‘的3个谐波成分的光信号。
3.根据权利要求1所述的一种全光产生六倍频高速毫米波的装置，其特征在于，所述 的电移相器，调节第二射频信号，使得第二射频信号的相位和第一射频信号的相位相差60度。
4.根据权利要求1所述的一种全光产生六倍频高速毫米波的装置，其特征在于，所述 的第二马赫曾德调制器被偏置在其传输曲线的最低点，使得第一马赫曾德调制器产生的3 个谐波成分中的每一个成分都被双边带载波抑制调制，即每一个谐波成分产生两个新的频率成分频率为-c的谐波产生‘ e□‘ s和一 e□‘ s两个新的成分，频率力一 Is 的谐波产生一 e03‘s和‘ e□一 s两个新的成分，而频率为‘eIHs的谐波产生_ e O 3‘s和‘ e s两个成分，因此第二马赫曾德调制器的输出包括6个新的成分。
5.根据权利要求1所述的一种全光产生六倍频高速毫米波的装置，其特征在于，所述 的第二马赫曾德调制器输出的6个新成分中，有两对成分‘ E s和—e O- s，被相互抵消；因此第二马赫曾德调制器最终的输出只剩下频率为‘e03‘^1^^(13^1的两个谐波，它们的频率间隔为6倍射频驱动信号的频率^ )。
全文摘要
一种在光载无线通信系统中全光产生高速毫米波的方法，属于光通信技术领域。方法为两个标准的马赫曾德调制器相互级联，分别被低速射频信号驱动，通过选择两个马赫曾德调制器的偏置点分别为传输曲线的最高点和最低点，以及简单地控制两个马赫曾德调制器射频驱动信号的幅度和相位，得到重复频率为六倍射频信号频率的高速毫米波。本发明采用线性的光频率相乘技术，产生的毫米波具有很好的频谱纯度和相位相干性。该技术不需要昂贵的高速的光电器件和复杂的非线性信号处理技术，大大降低了配置成本，简化了系统结构。如果采用高速器件，不必改变系统的结构，就可以很容易的提升到100-GHz以上的频段，在未来的无线宽带通信中具有广泛的应用前景。
文档编号H04B10/04GK102142890SQ20111007835
公开日2011年8月3日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者曹晓晶 申请人:曹晓晶