光子辅助干扰消除及抗色散传输一体化装置及方法制造方法及图纸

一种光子辅助干扰消除及抗色散传输一体化装置，包括：波长可调谐激光器，偏振控制器，集成双平行马赫曾德尔调制器DP

Integrated device and method for photon assisted interference elimination and anti dispersion transmission

【技术实现步骤摘要】
光子辅助干扰消除及抗色散传输一体化装置及方法


[0001]本专利技术涉及微波光子信号处理领域，具体涉及一种带内全双工ROF系统下基于光纤色散和集成双平行马赫曾德尔调制器相结合的光子辅助镜像抑制变频、自干扰消除及抗色散传输一体化装置及方法。

技术介绍

[0002]带内全双工(IBFD)光载射频(ROF)链路具有高频谱利用率、大带宽、低传输损耗等优点，近年来受到了广泛关注，是解决有限的频谱资源和不断增长的数据速率之间突出矛盾的有效途径。然而，传统的IBFD
‑
ROF链路若要实现更低损耗和更高质量的有用信号传输及接收，需要解决目前面临的三个主要问题。首先，天线单元接收到来自用户的有用射频信号后，为降低中心站信号解调的带宽要求及对模数转换器的采样率要求，需要对高频射频信号进行下变频处理。然而在下变频处理过程中，与有用射频信号关于本振信号对称的镜像(IM)信号，会与有用信号一同下变频到同一中频。其次，由于IBFD技术在同一时间以相同频率收发信息，自干扰(SI)信号会从发射机泄露到自身的接收机，并且与有用信号(SOI)一同变频至同一中频。因此SI信号与IM信号都会影响SOI信号的接收与恢复，且带内干扰无法通过简单的滤波来消除。此外，当射频频率增大及传输距离不断增加时，下变频SOI信号对高频射频载波和长距离光纤传输会具有严重的色散诱导功率衰落(DIPF)效应，从而导致有用信号变频、传输性能恶化。
[0003]近年来，研究领域就IBFDROF系统下光子辅助镜像干扰抑制变频、自干扰抵消以及补偿DIPF方面提出诸多方案，但是鲜有方案可以在相对简单紧凑的结构中同时解决上述三个问题，即在一个多功能系统中实现光子辅助镜像干扰抑制变频、自干扰消除及抗色散传输一体化。例如，1)Zhu D，Hu X，Chen W，et al.Photonics
‑
enabledsimultaneous self
‑
interferencecancellation and image
‑
reject mixing[J].Optics letters，2019，44(22)，5541
‑
5544；2)Weng B，Chen Y，Chen Y.Photonic
‑
assisted wideband frequency downconverterwith self
‑
interference cancellation and imagerejection[J].Appliedoptics，2019，58(13)：3539
‑
3547.提出光子辅助镜像抑制下变频结合自干扰抵消的方法，但是并未考虑长距离光纤传输后的DIPF补偿，而通过独立的功能叠加实现镜像抑制变频、自干扰抵消和抗色散传输，这会极大增加系统的插入损耗和复杂度，因此上述三个功能的融合演进非常必要，并且将有效提高系统的成本效益、缩小系统的体积重量、提升系统的整体效能，有利于其在未来的有限载荷平台(如空基、天基，海基)上应用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种光子辅助干扰消除及抗色散传输一体化装置，该装置包括：
[0005]波长可调谐激光器1，用于提供高质量、低相噪、波长可调的光源；
[0006]偏振控制器2，其输入端与波长可调谐激光器1的输出端相连，用于对光载波的偏
振态进行调节；
[0007]集成双平行马赫曾德尔调制器DP
‑
MZM
‑
3，其输入端3
‑
1端口与偏振控制器2的输出端相连，用于对光载波进行调制；
[0008]子调制器a
‑
4，嵌入于集成DP
‑
MZM
‑
3的上臂，用于对上支路的光载波进行调制；
[0009]子调制器b
‑
5，嵌入于集成DP
‑
MZM
‑
3的下臂，用于对下支路的光载波进行调制；
[0010]单模光纤6，其输入端与集成DP
‑
MZM
‑
3的输出端3
‑
2端口相连，用于为不同波长的光边带引入不同的色散并实现信号远距离传输；
[0011]光功率放大器7，其输入端与单模光纤6的输出端相连，用于对光信号的功率进行放大；
[0012]光电探测器8，其输入端与光放大器7的输出端相连，用于实现光电转换；
[0013]直流源a
‑
9，其输出端与集成DP
‑
MZM
‑
3上支路的直流输入端a
‑
3相连，用于对该调制器中的子调制器a进行直流偏置；
[0014]直流源b
‑
10，其输出端与集成DP
‑
MZM
‑
3下支路的直流输入端b
‑
3相连，用于对该调制器中的子调制器b进行直流偏置；
[0015]直流源c
‑
11，其输出端与集成DP
‑
MZM
‑
3的主调制器直流输入端3
‑
3相连，用于对该调制器中的主调制器进行直流偏置；
[0016]第一超宽带天线12，其接收端面向无线信道，输出端与集成DP
‑
MZM
‑
3上支路的射频输入端a
‑
1相连，用于接收SOI信号
①
、IM信号
②
和来自全双工系统中第二超宽带天线13发射的SI信号
③
；
[0017]第二超宽带天线13，其发射端面向无线信道，发射出的信号将进入自由空间传播，另一端与电衰减器14的输入端相连，其中泄漏进入第一超宽带天线12的信号为SI信号
③
，传输至电衰减器14的将作为RI信号
④
；
[0018]电衰减器14，其输出端与电延时线15的输入端相连，用于对RI信号
④
进行功率调节；
[0019]电延时线15，其输出端与集成DP
‑
MZM
‑
3上支路的射频输入端a
‑
2相连，用于对RI信号
④
进行延时调节；
[0020]本振信号发生器16，其输出端与电功分器17的输入端相连，用于产生本振LO信号
⑤
；
[0021]电功分器17，其输出端分别与集成DP
‑
MZM
‑
3下支路的射频输入端b
‑
2及电移相器18的输入端相连，用于将LO信号
⑤
分为功率相等的两路；
[0022]电移相器18，其输出端与集成DP
‑
MZM
‑
3下支路的射频输入端b
‑
1相连，用于对上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光子辅助干扰消除及抗色散传输一体化装置，其特征在于，该装置包括：波长可调谐激光器1，用于提供高质量、低相噪、波长可调的光源；偏振控制器2，其输入端与波长可调谐激光器1的输出端相连，用于对光载波的偏振态进行调节；集成双平行马赫曾德尔调制器DP
‑
MZM
‑
3，其输入端3
‑
1端口与偏振控制器2的输出端相连，用于对光载波进行调制；子调制器a
‑
4，嵌入于集成DP
‑
MZM
‑
3的上臂，用于对上支路的光载波进行调制；子调制器b
‑
5，嵌入于集成DP
‑
MZM
‑
3的下臂，用于对下支路的光载波进行调制；单模光纤6，其输入端与集成DP
‑
MZM
‑
3的输出端3
‑
2端口相连，用于为不同波长的光边带引入不同的色散并实现信号远距离传输；光功率放大器7，其输入端与单模光纤6的输出端相连，用于对光信号的功率进行放大；光电探测器8，其输入端与光放大器7的输出端相连，用于实现光电转换；直流源a
‑
9，其输出端与集成DP
‑
MZM
‑
3上支路的直流输入端a
‑
3相连，用于对该调制器中的子调制器a进行直流偏置；直流源b
‑
10，其输出端与集成DP
‑
MZM
‑
3下支路的直流输入端b
‑
3相连，用于对该调制器中的子调制器b进行直流偏置；直流源c
‑
11，其输出端与集成DP
‑
MZM
‑
3的主调制器直流输入端3
‑
3相连，用于对该调制器中的主调制器进行直流偏置；第一超宽带天线12，其接收端面向无线信道，输出端与集成DP
‑
MZM
‑
3上支路的射频输入端a
‑
1相连，用于接收SOI信号
①
、IM信号
②
和来自全双工系统中第二超宽带天线13发射的SI信号
③
；第二超宽带天线13，其发射端面向无线信道，发射出的信号将进入自由空间传播，另一端与电衰减器14的输入端相连，其中泄漏进入第一超宽带天线12的信号为SI信号
③
，传输至电衰减器14的将作为RI信号
④
；电衰减器14，其输出端与电延时线15的输入端相连，用于对RI信号
④
进行功率调节；电延时线15，其输出端与集成DP
‑
MZM
‑
3上支路的射频输入端a
‑
2相连，用于对RI信号
④
进行延时调节；本振信号发生器16，其输出端与电功分器17的输入端相连，用于产生本振LO信号
⑤
；电功分器17，其输出端分别与集成DP
‑
MZM
‑
3下支路的射频输入端b
‑
2及电移相器18的输入端相连，用于将LO信号
⑤
分为功率相等的两路；电移相器18，其输出端与集成DP
‑
MZM
‑
3下支路的射频输入端b
‑
1相连，用于对上支路的LO信号
⑤
实现移相操作。2.一种光子辅助干扰消除及抗色散传输一体化方法，该方法基于权利要求1所述的光子辅助干扰消除及抗色散传输一体化装置，其特征在于，包括下列步骤：(1)光载波由波长可调谐激光器1产生并注入集成DP
‑
MZM
‑
3；波长可调谐激光器1产生光载波输出给偏振控制器2，通过偏振控制器2将光载波偏振态调整成对准DP
‑
MZM
‑
3的主轴并输出；假设波长可调谐激光器1产生的光载波为E
c
(t)＝E
c
exp j(ω
c
+nω
r
)t，其中E
c
是载波的振幅，ω
c
表示该系统的零色散参考中心频率，ω
r
是TLS光载波的频率调谐步长，n是整数；
(2)偏振控制器2输出的光载波在DP
‑
MZM
‑
3的输入端3
‑
1处被均分为功率相等的上下两路，分别进入上路子调制器a
‑
4和下路子调制器b
‑
5中；(3)假定由第一超宽带天线12接收到的SOI信号
①
为IM信号
②
为SI信号
③
为经由第二超宽带天线13传输回系统装置的RI信号
④
为其中V
SOI
、V
IM
、V
SI
、V
RI
分别为SOI信号、IM信号、SI信号、RI信号的电压，ω
SOI
、ω
IM
、ω
SI
、ω
RI
分别为SOI信号、IM信号、SI信号、RI信号的角频率，分别为SOI信号、IM信号、SI信号、RI信号的初始相位；(4)本振信号发生器16产生的LO信号
⑤
为其中V
LO
为LO信号的电压，ω
LO
为LO信号的角频率，为LO信号的初始相位；(5)进入集成DP
‑
MZM
‑
3并均分为上下两路的光载波分别在上路子调制器a
‑
4中被SOI信号、IM信号、SI信号、RI信号调制，在下路子调制器b
‑
5中被LO信号调制；具体如下：上路光载波进入上路子调制器a
‑
4，被第一超宽带天线12接收到的SOI信号
①
、IM信号
②
和SI信号
③
以及经由第二超宽带天线13回传至系统装置的RI信号
④
调制；其中，SOI信号
①
、IM信号
②
和SI信号
③
由DP
‑
MZM
‑
3上路子调制器a
‑
4的第一射频输入口a
‑
1注入；先通过电衰减器14实现幅度调谐，再通过电延时线15实现延时调谐后的RI信号
④
由DP
‑
MZM
‑
3上路子调制器a
‑
4的第二射频输入口a
‑
2注入；第一直流源a
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李赫，朱子行，赵尚弘，高从芮，王国栋，李轩，孟晴晴，周逸潇，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：