【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于射频，具体涉及一种振动场景下树形射频光纤传输网络附加相噪劣化抑制装置。
技术介绍
1、用光纤取代射频电缆传输信号，可带来明显的体积、重量的降低；同时由于射频光纤传输技术具备良好的电磁兼容性，十分适合用在具有强载荷限制及防雷电要求的信号传输分配场景。然而，用于传输信号的光纤在制造过程中，其内部的折射率无法保证均匀分布，光信号在传输过程中，经历不同折射率的介质时，会存在瑞利散射。特别地，对于树形光纤传输分配网络中用到的光功分器、光布线盒等，其在较强振动条件下，光分路芯件、光纤等受压力的变化，其瑞利散射效应显著加强。由于该效应的存在，建立起了光信号的相位改变与强度变化的相互转换渠道，导致经树形射频光纤传输网络分发后的各路光载射频信号在光电转换并通过射频放大后，均会引入较强的射频信号附加相噪，尤其体现在频偏≤100khz段的相噪抬升，严重影响到各节点输出信号的质量。
2、为了削弱这种影响，使得射频光纤传输链路在较高振动量级的环境中仍可获得较低的相位噪声，人们常规的做法有对链路中的光纤光缆进行捆扎固定；在光功分器、光布线盒内部对光纤进行涂胶、灌封乃至制备专用的减振结构对整个光无源传输分配网络进行振动防护等。然而，上述措施增加了光纤光缆、光功分器、光布线盒等光无源部件的制备复杂度，增加了模块的重量；同时由于减振措施的引入，导致链路的维修和互换难度增加；特别地，在某些具体的链路铺设过程中，由于实际使用场景条件的限制，减振措施收效甚微。
3、综上，射频光纤传输技术由于其轻质、抗电磁干扰等特性有望取代射频电缆
技术实现思路
1、为此，本专利技术提出了一种一种振动场景下树形射频光纤传输网络附加相噪劣化抑制装置，旨在解决目前有源相控阵天线阵列中树形射频光纤传输分配网络在振动场景下传输的基准/射频信号近端相位噪声抬升严重，传统减振措施结构复杂，维修互换性差的技术问题。通过在电光转换后引入光纤相移装置，对直调激光器输出的经强度调制的光载射频信号加入相位扰动，改变原有的强度调制——直接探测射频光纤传输链路中的散射光场分布，特别是破坏双瑞利散射光场对光载射频传输信号光场的干涉效应，使得受外部振动加强的散射光对传输信号光的影响大幅减弱，达到射频光纤传输分配网络在振动场景下仍能够保持较高信号传输质量的目的。
2、本专利技术仅需要在光发射机内部电光调制单元与光放大单元级联位置加入一级光纤相移装置，无需对树形射频光纤传输分配网络的各分支进行结构减振处理，不会导致整个射频光纤传输分配网络的结构复杂度增加，不影响其维修和互换性，也不会伤害平台的气动性能。
3、本专利技术包括直调激光器、任意函数发生器、光纤拉伸器、掺铒光纤放大器、1：n光分路器/光布线盒、n个光电探测器及相应的光纤光缆等。其中，直调激光器的射频输入端连接外部输入的基准/射频信号，直调激光器的光输出端与光纤拉伸器的光输入端连接；光纤拉伸器的射频输入端连接任意函数发生器的输出端，光纤拉伸器的光输出端与掺铒光纤放大器的光输入端连接；掺铒光纤放大器的光输出端与光分路器/光布线盒的光输入端连接；光分路器/光布线盒的第i路(1≤i≤n)光输出端与第i光电探测器的光输入端连接。其中，直调激光器实现电光转换，将输入的基准/射频信号加载到激光器的光载波上，变为光载射频信号输出；光纤拉伸器实现对光载射频信号的相位扰动，其控制输入为任意函数发生器产生的低频信号，在该信号作用下，光纤拉伸器对光纤进行挤压，等效于将光载射频信号引入相位调制；掺铒光纤放大器作用是将输入的光信号进行功率放大，以补偿光分路器/光布线盒带来的分路和插入损耗；1:n光分路器/光布线盒作用是将输入的1路光信号功率等分为n路输出，从而满足树形射频光纤传输分配网络一个中心节点向n个远端节点传输分配的要求；n个光电探测器实现对n路光载射频信号的光电转换，变为n路射频信号输出。
4、直调激光器的射频输入端应通过射频电缆接入拟进行传输分配的基准或射频信号；其中所述的光纤拉伸器的调制输入端应通过射频电缆与任意函数发生器的输出端连接；其中所述的光电探测器的输出端应通过射频电缆将光电转换后的射频信号输出至下一级负载。
5、直调激光器的光输出端应通过单模光纤与光纤拉伸器的光输入端连接；光纤拉伸器的光输出端应通过单模光纤与掺铒光纤放大器的光输入端连接；掺铒光纤放大器的光输出端应通过单模光纤与1：n光分路器/光布线盒的光输入端连接；1：n光分路器/光布线盒的每一路光输出端均通过一路单模光纤连接至一个光电探测器的光输入端。
6、直调激光器为dfb型半导体激光器，工作波长在c波段，射频信号的调制方式应为强度调制；优选的，该激光器的调制响应带宽应不低于待传输射频信号频率的2倍，激光器输出光功率应不低于10dbm。
7、光纤拉伸器应为基于压电效应制备的光纤拉伸器，并能够在外部调制信号电压激励下，对光纤进行拉伸或收缩，产生光程的改变；优选的，该光纤拉伸器通过将光纤缠绕在pzt圆筒上制备而成。
8、任意函数发生器应能够产生频率在1khz～100mhz范围内的任意波形信号，并且该信号应具备一定的电压驱动能力；优选的，信号电压应不低于1v。
9、掺铒光纤放大器的增益与其中所述的1：n光分路器/光布线盒的分路损耗与插入损耗之和相等。
10、光电探测器为pin型光电探测器，其3db响应带宽应不低于传输射频信号频率的2倍；优选的，其输入光功率的1db饱和点应不低于10dbm，响应度应不低于0.8a/w。
11、本专利技术的有益效果在于
12、1、本专利技术通过在光发射机的电光转换单元后引入光纤相移装置，改变原有的强度调制，直接探测射频光纤传输链路中的散射光场分布，有效破坏了光纤链路中散射光场对信号光的干涉作用，使得光纤中因受外部振动而加强的散射光场对信号光的影响大幅削弱，达到射频光纤传输分配网络在振动场景下仍能够保持较高信号传输质量的目的。
13、2、本专利技术仅需要在光发射机内部电光调制单元与光放大单元级联位置加入一级光纤相移装置，无需对树形射频光纤传输分配网络的各分支进行结构减振处理，不会导致整个射频光纤传输分配网络的结构复杂度增加，不影响其维修和互换性，也不会伤害平台的气动性能。
14、3、本专利技术可广泛应用于无人机、飞艇等有着较强载荷限制和雷电防护要求的飞行平台中，是上述平台搭载的有源相控阵雷达载荷实现时钟、本振等基准和射频信号高性能传输分配的关键。
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1.一种振动场景下树形射频光纤传输网络附加相噪劣化抑制装置，其特征在于：包括：直调激光器、任意函数发生器、光纤拉伸器、掺铒光纤放大器、1：N光分路器/光布线盒、N个光电探测器、射频连接线缆及光纤光缆；
2.根据权利要求1所述的一种振动场景下树形射频光纤传输网络附加相噪劣化抑制装置，其特征在于：所述直调激光器的射频输入端应通过射频电缆接入拟进行传输分配的基准或射频信号；其中所述的光纤拉伸器的调制输入端应通过射频电缆与任意函数发生器的输出端连接；所述光电探测器的输出端应通过射频电缆将光电转换后的射频信号输出至下一级负载。
3.根据权利要求1所述的一种振动场景下树形射频光纤传输网络附加相噪劣化抑制装置，其特征在于：所述直调激光器的光输出端应通过单模光纤与光纤拉伸器的光输入端连接；光纤拉伸器的光输出端应通过单模光纤与掺铒光纤放大器的光输入端连接；掺铒光纤放大器的光输出端应通过单模光纤与1：N光分路器/光布线盒的光输入端连接；1：N光分路器/光布线盒的每一路光输出端均通过一路单模光纤连接至一个光电探测器的光输入端。
4.根据权利要求1所述的一种振动场景下
5.根据权利要求1所述的一种振动场景下树形射频光纤传输网络附加相噪劣化抑制装置，其特征在于：所述光纤拉伸器为基于压电效应制备的光纤拉伸器，并能够在外部调制信号电压激励下，对光纤进行拉伸或收缩，产生光程的改变。
6.根据权利要求1所述的一种振动场景下树形射频光纤传输网络附加相噪劣化抑制装置，其特征在于：所述任意函数发生器能够产生频率在1kHz～100MHz范围内的任意波形信号，并且该信号应具备一定的电压驱动能力。
7.根据权利要求1所述的一种振动场景下树形射频光纤传输网络附加相噪劣化抑制装置，其特征在于：所述掺铒光纤放大器的增益与其中所述的1：N光分路器/光布线盒的分路损耗与插入损耗之和相等。
8.根据权利要求1所述的一种振动场景下树形射频光纤传输网络附加相噪劣化抑制装置，其特征在于：所述光电探测器为PIN型光电探测器，其3dB响应带宽不低于传输射频信号频率的2倍。
...【技术特征摘要】
1.一种振动场景下树形射频光纤传输网络附加相噪劣化抑制装置，其特征在于：包括：直调激光器、任意函数发生器、光纤拉伸器、掺铒光纤放大器、1：n光分路器/光布线盒、n个光电探测器、射频连接线缆及光纤光缆；
2.根据权利要求1所述的一种振动场景下树形射频光纤传输网络附加相噪劣化抑制装置，其特征在于：所述直调激光器的射频输入端应通过射频电缆接入拟进行传输分配的基准或射频信号；其中所述的光纤拉伸器的调制输入端应通过射频电缆与任意函数发生器的输出端连接；所述光电探测器的输出端应通过射频电缆将光电转换后的射频信号输出至下一级负载。
3.根据权利要求1所述的一种振动场景下树形射频光纤传输网络附加相噪劣化抑制装置，其特征在于：所述直调激光器的光输出端应通过单模光纤与光纤拉伸器的光输入端连接；光纤拉伸器的光输出端应通过单模光纤与掺铒光纤放大器的光输入端连接；掺铒光纤放大器的光输出端应通过单模光纤与1：n光分路器/光布线盒的光输入端连接；1：n光分路器/光布线盒的每一路光输出端均通过一路单模光纤连接至一个光电探测器的光输入端。
4.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：高晖，王侃，周浩，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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