一种基于光自动增益控制的微波光子链路无杂散动态范围提高方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种提高微波光子链路无杂散动态范围的方法，更具体的说，设及电 光强度调制与光自动增益控制的结合使用。
【背景技术】
[0002] 微波光子学是一种交叉于微波领域与光子学领域的跨平台学科，于1991年被正 式提出，其实质是利用光子学的技术去产生、消除、处理、分析微波信号。由于光信号低传输 损耗等自身固有优势，微波光子学已经在众多的领域中得W研究和应用，比如宽带无线接 入网络、卫星通信、光信号处理、电子战系统和光学相干断层成像技术等。该些应用领域中， 人们在追求系统的高速率、高带宽和大动态范围的同时，还对传输设备的尺寸、重量、低功 率表现、可调谐范围、抗电磁干扰能力有着很高的要求。
[0003] 光载无线电（RCF)是微波光子学中一个主要的研究领域，相比传统的传输链路， 它具有带宽大、体积小、重量轻、损耗小、抗电磁干扰能力强、低色散等多方面特点。对于最 典型的ROF链路，发射端包括光源和电光调制设备，微波信号在此被调制到光载波上；在接 收端，该个光载微波信号将会通过光探测器被解调出来。此外，ROF技术也被应用在很多领 域，如相控阵天线、宽带无线接入网络等。
[0004] 在描述ROF链路的性能时，无杂散动态范围是一个重要的评价指标，它可W衡量 链路无解调杂散的情况下，接收微波功率的范围。在广泛应用的外调制ROF链路中，由于马 赫曾德尔调制器（MZM)内在的非线性传递函数，调制在光载波上的信号会产生杂散频率成 分，如谐波和交调失真（IMDs)。在单倍频程的系统中，由于S阶交调（IMD3)的频率与输入 信号频率的间隔较小，不能通过滤波器将IMD3直接滤除，所W其成为了限制系统动态范围 的主要因素。
[0005] 为了解决该个问题，人们提出了很多抑制IMD3的方法，其中包括使用双平行MZM 结合对其直流偏置的控制来实现IMD3抑制的方案和使用单MZM通过改变其边带相位关系 来实现线性化的方案。第一种方案需要严格控制双平行MZM的=个直流偏置电压，很容易 受到调制器直流漂移的影响，而第二种方案需要用到复杂的仪器去控制光学边带相位，大 大增加了系统的成本。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种基于光自动增益控制的微波光子链路无杂散动态范 围提高方法。该方法可用于多种光载无线（RCF)系统中。
[0007] 根据本发明，提供了一种光自动增益控制的方法。所谓光自动增益控制，指的是将 光载波作为监测对象，利用光载波与交调或谐波信号之间的功率关系，控制光衰减器，对探 测器前光强度实时调谐，从而锁定交调或谐波信号的功率在一定范围。
[000引本发明在实现过程中，具体包括：
[0009] 在发射端，用一个马赫增德尔强度调制器将微波信号调制在光上。在接收端，光经 过分光器分为两路，一路进入环形器和布拉格光栅，滤出光载波，对其进行光电转换，利用 光载波与光学S阶交调项之间的功率关系，产生控制电压；另一路光进入光强度调制器，控 制电压加载在该个光强度调制器的直流偏置输入端口中，由于光波干设原理，光电探测器 接收到的光强度会随着控制电压而自动调谐，从而使S阶交调信号淹没在噪声之中，达到 了提高系统无杂散动态范围的目的。
【附图说明】
[0010] 通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述或其他目的和优点将会 变得更加清楚，其中：
[0011] 图1示出系统结构框图。
[0012] 图2示出图一中电压转换模块的结构框图。
[0013] 图3示出射频功率变化的情况下系统动态范围的改善图。
[0014] 图4示出射频功率一定的情况下S阶交调抑制情况的改善图。
[0015] 图5示出控制电压与输入微波功率的关系图。
【具体实施方式】
[0016] 下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
[0017] 图1中描述了基于自动增益控制的高线性化微波光子链路的结构图。其中S101为 输入的激光器，经过偏振控制器S102,进入S103单电极马赫曾德尔强度调制器，微波信号 S104加载到S103的微波输入端口，直流偏置电压S105加载到S103的偏置电压输入端口， 使S103的传输函数处于正交偏置点。调制后的光进入S106 ;50:50的光分束器，将光分为 两路。其中一路作为监测光，通过S107光环形器进入S108 ;布拉格光栅，具有射频频率的 光学边带被透射出去，光载波被反射回来注入S109光电探测器，探测出的电信号S110再经 过电压转换模块Sill产生控制电压S112，S112注入到S113单电极马赫曾德尔强度调制器 的偏置电压输入端口；另一路光作为信号光，进入S113,光强度就会受到控制电压S112的 控制，光被衰减之后，进入光电探测器S114,探测出的微波信号进入S115频谱分析仪进行 信号分析。
[0018] 系统的理论分析如下：经过光偏振控制器S102后，光进入S103马赫曾德尔强度调 制器进行调制，注入的S103的驱动电信号表达式为：
[0019]
【主权项】
1. 一种基于光自动增益控制的微波光子链路无杂散动态范围提高方法，其特征在于包 括W下内容： 微波光子链路中通过采用全光谱功率调谐提高动态范围的方法。 光自动增益控制链路对光功率自动调谐的方法。 光自动增益控制链路的设备结构。
2. 如权利要求1所述微波光子链路中采用全光谱功率调谐提高动态范围的方法，其 特征在于：调谐光电探测器的入射光功率，控制S阶交调信号的功率，使其被抑制到噪底之 下，从而消除了 =阶交调信号对基阶信号的影响，达到提高微波光子链路无杂散动态范围 的作用。
3. 如权利要求1所述的光自动增益控制链路对光功率自动调谐的方法，其特征在于光 自动增益控制链路的设备结构，具体包括： 布拉格光栅（FBG)、环形器、光电探测器、电压转换模块、强度调制器。
4. 如权利要求1所述的光自动增益控制链路对光功率自动调谐的方法，其特征在于， FBG中屯、波长对准光载波，配合环形器滤出光载波，对其进行光电转换，并利用光载波与光 学=阶交调项之间的功率关系，通过电压转换模块产生控制电压。将该电压注入到探测器 前强度调制器的直流偏置输入端口，由于光波干设原理，光电探测器接收到的光强度会随 着控制电压而自动调谐。
5. 如权利要求1所述基于光自动增益控制的提高微波光子链路无杂散动态范围的方 法，其特征在于，利用光自动增益控制链路，对探测器前光功率进行实时的调谐，使S阶交 调信号淹没于噪声之中，提升了整条链路的无杂散动态范围。
【专利摘要】提出了一种提高微波光子链路无杂散动态范围的新方法。本方法在链路的光电探测器前增加一个光自动增益控制功能，通过对进入探测器的光功率进行跟踪调谐，使得三阶交调的功率总小于噪底，同时保证基频项功率在噪底之上，从而达到提高无杂散动态范围的目的。该自动增益链路由光分束器、环形器、布拉格光纤光栅、光电探测器、电压转换模块以及一个光强度调制器构成。分束器将接收到的光分为两束，其中一束作为监测光，经过光栅滤出载波后进行光电转换，形成控制电压信号。该控制电压注入探测器前强度调制器的直流偏置输入端口，利用光波干涉原理，实现对另一束光的强度控制，达到了光学自动增益控制的功能，从而提升了整条链路的无杂散动态范围。
【IPC分类】H04B10-2507, H04B10-2575
【公开号】CN104639246
【申请号】CN201510036629
【发明人】喻松, 叶辛萌, 蒋天炜, 李丹, 谢志鹏, 吴锐欢, 顾畹仪
【申请人】北京邮电大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月23日