一种基于DPMZM的高线性度微波光子链路实现系统技术方案

一种基于DPMZM的高线性度微波光子链路实现系统，包括：激光器、信号源、DPMZM、电分路器、电衰减器、直流电源和光电探测器；信号源产生的射频信号经过电功分器分为两路，其中一路与上行子调制器连接，另一路经过电衰减器后与下行子调制器连接；激光器与DPMZM的光输入端口连接，直流电源控制DPMZM的偏置点和DPMZM光信号的相位状态；DPMZM输出的光信号经光纤传输连接至光电探测器进行直接探测，并在光电探测器中完成拍频，从而实现对三阶交调干扰的抑制。本发明专利技术通过对DPMZM两路光波干涉路径中的射频信号进行非对称功率分配，改变并精确控制DPMZM两个子调制器调制深度，设置相应两个子调制器最佳偏置点，最大程度上抑制了三阶交调干扰，提高了微波光子链路线性度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DPMZM的高线性度微波光子链路实现系统
本专利技术涉及一种高线性度微波光子链路实现系统，特别是涉及一种基于非对称功率分配双平行马赫曾德尔调制器(Dual-ParallelMach-ZehnderModulator，DPMZM)的高线性度微波光子链路实现系统，属于微波光子信号传输和处理

技术介绍
微波光子学是微波与光子技术结合的一门新兴学科，其中光生毫米波技术、光纤无线电(ROF)技术、光控相控阵技术等微波光子学技术分支成为近年来国内外研究的热点。微波光子链路作为这些技术的实现基础，具有传输容量大、非线性抑制能力强、抗电磁干扰等特点。可将接收到的宽带射频信号调制到光域进行长距离传输、多路分发及处理，通过系统集成还可以有效降低其体积、重量和功耗。因此被广泛应用到军事和民用领域，如电子战、雷达、遥感探测、无线通信、有线电视(CATV)等领域。线性度是表征微波光子链路性能的重要指标之一，无杂散动态范围(Spurious-FreeDynamicRange，SFDR)的大小表示线性度的好坏。受波导的非线性响应影响，射频信号电光调制过程会给微波光子链路带来一定的非线性失真，影响微波光子链路的线性度。其中三阶交调干扰(Third-OrderIntermodulation,IMD3)是影响系统线性度最重要的非线性项，其落在射频信号频带内，难以通过滤波器消除。三阶交调干扰的出现会严重影响微波光子链路对宽带射频信号的接收性能。因此要实现高线性度的微波光子链路就意味着要对三阶交调干扰做更好的抑制。在微波光子链路中，承担电光转换的电光外调制模块是影响线性度性能的关键部件。在多种电光外调制模块中，以马赫曾德尔调制器(MZM)为核心的电光调制模块由于其高速、高消光比、低插损的优点，应用最为广泛。单个MZM由于只存在一条光波干涉路径，三阶交调干扰分量和基波分量随调制深度有相同的变化趋势，并且没有可以利用的有效抑制三阶交调干扰的偏置点。因此要找到能够抑制三阶交调干扰的电光外调制模块设计方案，需要采用两个以上MZM级联或者并联的方式，增加光波干涉路径，控制不同路径的光强、调制深度、偏置点及路径间相位延迟等信息，使得不同电光调制过程产生的三阶交调干扰失配，相互抵消。在两个MZM并联的设计方案中，随着商用化的集成电光调制器DPMZM的出现，研究基于DPMZM的高线性度微波光子链路成为近年来的研究热点。国内外的研究针对基于DPMZM的高线性度微波光子链路提出了多种设计方案。其中包括改变DPMZM中Y型分支波导光强比和射频功率比，利用双偏振结合DPMZM抑制IMD3，光电探测后利用数字信号处理抑制IMD3，以及研究双驱动DPMZM四个电极相位关系，改变偏置点抑制IMD3等。但以上方案中IMD3抑制不充分，未能实现高线性度的微波光子链路。现有DPMZM微波光子链路典型实现方法：(1)GuanghaoZhu,“ABroadbandLinearizedCoherentAnalogFiber-OpticLinkEmployingDualParallelMach–ZehnderModulators，”PhotonicsTechnologyLetters，vol.21,no.21，2009.该文章利用DPMZM实现了线性化的载波抑制双边带调制的微波光子链路。通过严格控制输入和输出Y型分支波导光强，利用干涉相消原理使得上下两分路中产生的三阶交调干扰相互抵消，达到抑制三阶交调干扰，提高微波光子链路线性度的目的。该系统能够有效提高微波光子链路线性度，但是需要对DPMZM的两Y型分支波导的光强进行严格控制，这在光域是很难实现的，且目前没有成熟的货架产品可以使用，实施难度较大。(2)喻松，“一种基于双驱动DPMZM的实现高线性度微波光子链路的方法。CN201210499691.5”。该专利提出了一种基于射频信号相位控制的DPMZM微波光子链路的高线性度系统，该方法通过控制上下行子调制器的四个电极之间微波信号相位关系和上下行子调制器的偏置点，在链路接收端用光电二极管直接检测后，实现了对三阶交调的抑制，有效提高微波光子链路线性度。该专利通过改变不同电极之间信号相位关系，实现三阶交调干扰抑制。此种方法要求对四路射频信号的相位分别进行精确控制，实际操作时系统较为复杂，对光学器件的工艺水平提出严苛要求，且由电移相器引起的系统稳定性较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术中设计结构复杂，且IMD3抑制不充分，未能实现高线性度的微波光子链路的不足，提供了一种基于DPMZM的高线性度微波光子链路实现系统。通过对DPMZM两路光波干涉路径中的射频信号进行非对称功率分配，改变并精确控制DPMZM两个子调制器调制深度，设置相应两个子调制器最佳偏置点，最大程度上抑制了三阶交调干扰，提高了微波光子链路线性度。该方法实现简单，利用现有商用器件即可完成。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于DPMZM的高线性度微波光子链路实现系统，包括：激光器、信号源、DPMZM、电分路器、电衰减器、直流电源和光电探测器；所述DPMZM包括上行子调制器、下行子调制器和相位调制器；所述信号源产生的射频信号经过电功分器分为两路，其中一路直接与上行子调制器的射频输入端口连接，另一路经过电衰减器进行功率衰减后与下行子调制器的射频输入端口连接；所述激光器与DPMZM的光输入端口连接，为DPMZM输出一路光载波，所述直流电源控制DPMZM的偏置点和DPMZM光信号的相位状态；所述DPMZM输出的光信号经光纤传输连接至光电探测器进行直接探测，并在光电探测器中完成拍频，从而实现对三阶交调干扰的抑制。所述直流电源控制DPMZM的偏置点和DPMZM光信号的相位状态；具体为：所述直流电源为DPMZM提供三路直流偏压信号，其中两路直流偏压信号分别控制上行子调制器和下行子调制器的偏置点，第三路直流偏压信号驱动DPMZM中的相位调制器，控制DPMZM上行光信号和下行光信号的相位状态。所述输入下行子调制器射频信号的功率比输入上行子调制器射频信号的功率小20dB。所述上行子调制器的直流偏置点设置为148°，下行子调制器的直流偏置点设置为30°，相位调制器的直流偏置点设置在最小传输点。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)在DPMZM微波光子链路中，本专利技术舍弃现有方法中射频信号功率平均分配给两个子调制器的方法，采用非对称功率分配结合相应调制器偏置点控制的方法，最大程度的抑制IMD3分量，与传统微波光子链路相比，本专利技术可以有效提高微波光子链路线性度；(2)与已有的微波光子链路线性度优化方法相比，本专利技术通过控制射频信号功率分配比和两路直流偏置点实现，只有三个可变参数，不需要对DPMZM内部光强及信号相位进行严格控制，稳定性较高；(3)本专利技术在光电探测前完成对IMD3抑制，光纤传输中能够实现多路波分/时分复用，在多路并行结构中易于集成化处理，减少了系统单机数量，提高了系统的可复用性；(4)本专利技术对光电子器件的工艺水平没有苛刻要求，依靠成熟的货架产品即可实现，实现复杂度较低,具有通用性和可推广性。附图说明图1是本专利技术非对称功率分配DPMZM微波光子链路原理图；图2是本专利技术DPMZM内部结构图；图3是DPMZM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DPMZM的高线性度微波光子链路实现系统，其特征在于包括：激光器、信号源、DPMZM、电分路器、电衰减器、直流电源和光电探测器；所述DPMZM包括上行子调制器、下行子调制器和相位调制器；所述信号源产生的射频信号经过电功分器分为两路，其中一路直接与上行子调制器的射频输入端口连接，另一路经过电衰减器进行功率衰减后与下行子调制器的射频输入端口连接；所述激光器与DPMZM的光输入端口连接，为DPMZM输出一路光载波，所述直流电源控制DPMZM的偏置点和DPMZM光信号的相位状态；所述DPMZM输出的光信号经光纤传输连接至光电探测器进行直接探测，并在光电探测器中完成拍频，从而实现对三阶交调干扰的抑制。

【技术特征摘要】
1.一种基于DPMZM的微波光子三阶交调完全抑制系统，其特征在于包括：微波源、相位控制模块、偏置控制模块、激光器、DPMZM和光电探测器；所述微波源向相位控制模块发送两路射频电信号；所述相位控制模块接收微波源发出的两路射频电信号，对射频电信号进行相位控制与信号合成后，输出四路具有固定相位关系的射频电信号，加载到DPMZM四个驱动电极上；所述偏置控制模块为DPMZM提供不同的直流电压，对DPMZM的直流偏置点进行控制；所述激光器发出光载波信号送至DPMZM光输入端口；所述DPMZM通过射频端口接收相位控制模块输出的射频电信号，通过光输入端口接收偏置控制模块输出的直流偏置控制电压和激光器输出的光载波信号，将接收的射频电信号调制到光载波上后输出给光电探测器；所述光电探测器接收DPMZM发送的调制信号，并完成基于平方率检波方式的光电转换，恢复电信号；其中，所述DPMZM包括上行MZM、下行MZM和主调制器；所述上行MZM和下行MZM分别利用单MZM电光调制效应对输入的射频电信号进行电光调制；所述主调制器控制上行MZM输出的光信号与下行MZM输出的光信号相加或相减后，由DPMZM光输出端口送至光电探测器；所述相位控制模块包括第一电分路器、第二电分路器、第三电分路器、第四电分路器、第一电移相器、第二电移相器、第一电合路器和第二电合路器，其中：所述第一电分路器将微波源发出的一路射频电信号分成两路，并将分路后的射频电信号分别发送给第一电合路器和第二电合路器，所述第二电分路器将微波源发出的另一路射频电信号分成两路，并将分路后的射频电信号分别发送给第一电合路器和第一电移相器；第一电合路器将第一电分路器和第二电分路器输出的射频电信号进行合路后输...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁栋，谭庆贵，蒋炜，朱忠博，李小军，马海虹，秦伟泽，幺周石，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61