【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波光子学，具体涉及基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统和方法。
技术介绍
1、光纤通信是以高带宽低损耗的光纤为传输介质的一种有线通信方式，现有商用光模块可达到gbps以上的高速率接入；但这种有线接入网络的安装方式固定，无法做到随时自由移动。
2、无线通信是以空间电磁波作为传输介质的一种通信技术，具有接入方便、灵活的优点。但是目前移动通信频段无法达到光纤通信所能实现的gbps的高速率接入。
3、毫米波频段具有数十个ghz的可用频谱资源，是未来无线通信的发展方向，可以实现gbps以上的无线信号传输。但是由于信道开放的特点，一般的毫米波通信存在被恶意干扰和截获的风险。
4、捷变频作为一种快速改变信号载波频率以有效防止干扰和拦截的技术，可以与毫米波通信技术结合，大大提升毫米波通信的安全性。传统上，一般采用快速变化频率的本地模拟载波调制基带信号的方案来产生跳频信号。然而由于毫米波的频率较高，产生本地载波的频率合成器以及调制用混频器等关键物理器件均受带宽限制而不易制备，且产生的捷变频信号由于电学元件的内在物理瓶颈存在跳频范围小、速度慢的问题。
5、因波长不同，现有商用光模块很难直接用作信号光与本振光外差产生毫米波，需要挑选合适的本振激光器才能与其匹配。另外通过电学方法产生毫米波捷变频信号，因受到电子瓶颈的约束，难以满足如此高速大带宽的捷变频通信需求。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：提供基于光模块的高速捷变频无线
2、本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统，包括依次连接在系统的光模块的发射端口的光频率变换单元和捷变频单元，和连接在系统的光模块的接收端口接收单元；光频率变换单元基于光电-电光转换将光模块输出的光频率变换到所需频率上形成信号光；捷变频单元用于将信号光与本振光耦合并进行光外差形成超宽带毫米波信号；接收单元基于无射频本振光子辅助接收信号并发送给系统的光模块。
3、按上述方案，光频率变换单元包括光电探测器和强度调制器，光电探测器和强度调制器依次串联在系统的光模块的发射端口；光电探测器用于探测光模块的输出光生成基带信号，再以基带信号驱动强度调制器将光模块的输出光频率变换到所需频率上成为信号光。
4、进一步的，捷变频单元包括幅度驱动直调激光器、光耦合器、光电探测器和发射天线；幅度驱动直调激光器用于频率调谐；光耦合器用于将强度调制器输出的信号光与幅度驱动直调激光器输出的频率调谐后的光耦合；光电探测器用于将耦合后的光进行光外差变成毫米波捷变频信号；发射天线用于发射毫米波捷变频信号。
5、进一步的，捷变频单元还包括连接在光电探测器与发射天线之间的功率放大器，用于放大毫米波捷变频信号。
6、按上述方案，接收单元包括按信号流向依次连接的接收天线和相位调制器；接收天线用于接收毫米波捷变频信号驱动相位调制器；相位调制器用于输出光信号到系统的光模块的接收端口，形成通信链路的闭环。
7、进一步的，接收单元还包括连接在接收天线与相位调制器之间的低噪声放大器和功率放大器，用于对收到的毫米波捷变频信号进行两级放大。
8、进一步的，接收单元还包括光滤波器，用于对相位调制器输出的光信号进行滤波。
9、进一步的，接收单元还包括本振光源；本振光源用于向相位调制器和强度调制器发送本振光。
10、基于光模块的高速捷变频无线信号传输方法，包括发射信号和接收信号，发射信号的过程包括以下步骤：
11、s1：系统的光模块输出调制过的光信号；
12、s2：光电探测器直接探测光模块输出的光信号，生成基带信号；
13、s3：基带信号驱动强度调制器变换光模块输出的光频率，成为信号光；
14、s4：信号光与幅度驱动的直调激光器输出的本振光耦合；
15、s5：耦合后的光进入光电探测器进行光外差，变换光模块输出的光信号频率，形成超宽带毫米波信号。
16、基于光模块的高速捷变频无线信号传输方法，包括发射信号和接收信号，接收信号的过程包括以下步骤：
17、天线接收毫米波捷变频信号；
18、低噪声放大器和功率放大器对收到的毫米波捷变频信号进行两级放大；
19、放大后的信号驱动相位调制器；
20、光滤波器对相位调制器输出的光信号进行滤波；
21、滤波后的信号输入到系统的光模块的接收端口，形成通信链路的闭环。
22、本专利技术的有益效果为：
23、1.本专利技术的基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统和方法，结合无线通信和光纤通信各自的优势，采用光电-电光转换对光模块的输出进行光频率变换，结合幅度驱动直调激光器和光外差进行毫米波信号捷变频，再联合无射频本振光子辅助接收，将毫米波捷变频无线抗干扰通信与光纤网络无缝衔接，实现了构建大容量无线抗干扰通信光纤网络的功能。
24、2.本专利技术解决了光纤网络和毫米波无线捷变频通信网络的无缝融合问题，构建了gbps量级的毫米波无线抗干扰网络，可应用于超宽带毫米波无线通信和光纤通信系统中。
25、3.本专利技术原理简洁，方案简单高效，具有较强的应用价值。
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1.基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统，其特征在于：包括依次连接在系统的光模块的发射端口的光频率变换单元和捷变频单元，和连接在系统的光模块的接收端口接收单元；
2.根据权利要求1所述的基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统，其特征在于：光频率变换单元包括光电探测器和强度调制器，光电探测器和强度调制器依次串联在系统的光模块的发射端口；光电探测器用于探测光模块的输出光生成基带信号，再以基带信号驱动强度调制器将光模块的输出光频率变换到所需频率上成为信号光。
3.根据权利要求2所述的基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统，其特征在于：捷变频单元包括幅度驱动直调激光器、光耦合器、光电探测器和发射天线；幅度驱动直调激光器用于频率调谐；光耦合器用于将强度调制器输出的信号光与幅度驱动直调激光器输出的频率调谐后的光耦合；光电探测器用于将耦合后的光进行光外差变成毫米波捷变频信号；发射天线用于发射毫米波捷变频信号。
4.根据权利要求3所述的基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统，其特征在于：捷变频单元还包括连接在光电探测器与发射天线之间的功率放大器，用于放大毫米
5.根据权利要求1所述的基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统，其特征在于：接收单元包括按信号流向依次连接的接收天线和相位调制器；接收天线用于接收毫米波捷变频信号驱动相位调制器；相位调制器用于输出光信号到系统的光模块的接收端口，形成通信链路的闭环。
6.根据权利要求5所述的基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统，其特征在于：接收单元还包括连接在接收天线与相位调制器之间的低噪声放大器和功率放大器，用于对收到的毫米波捷变频信号进行两级放大。
7.根据权利要求5所述的基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统，其特征在于：接收单元还包括光滤波器，用于对相位调制器输出的光信号进行滤波。
8.根据权利要求2或5所述的基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统，其特征在于：接收单元还包括本振光源；本振光源用于向相位调制器和强度调制器发送本振光。
9.基于权利要求1至8中任意一项所述的基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统的高速捷变频无线信号传输方法，包括发射信号和接收信号，其特征在于：发射信号的过程包括以下步骤：
10.基于权利要求1至8中任意一项所述的基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统的高速捷变频无线信号传输方法，包括发射信号和接收信号，其特征在于：接收信号的过程包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统，其特征在于：包括依次连接在系统的光模块的发射端口的光频率变换单元和捷变频单元，和连接在系统的光模块的接收端口接收单元；
2.根据权利要求1所述的基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统，其特征在于：光频率变换单元包括光电探测器和强度调制器，光电探测器和强度调制器依次串联在系统的光模块的发射端口；光电探测器用于探测光模块的输出光生成基带信号，再以基带信号驱动强度调制器将光模块的输出光频率变换到所需频率上成为信号光。
3.根据权利要求2所述的基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统，其特征在于：捷变频单元包括幅度驱动直调激光器、光耦合器、光电探测器和发射天线；幅度驱动直调激光器用于频率调谐；光耦合器用于将强度调制器输出的信号光与幅度驱动直调激光器输出的频率调谐后的光耦合；光电探测器用于将耦合后的光进行光外差变成毫米波捷变频信号；发射天线用于发射毫米波捷变频信号。
4.根据权利要求3所述的基于光模块的高速捷变频无线信号传输系统，其特征在于：捷变频单元还包括连接在光电探测器与发射天线之间的功率放大器，用于放大毫米波捷变频信号。
5.根据权利要求1所述的基于光模块的高速捷变频无线信号传输系...
【专利技术属性】
技术研发人员：芦启超，陶理，程通，李仁杰，王之立，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：
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