光纤延迟线的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种光纤延迟线，包括电光转换模块、光延迟模块和光电转换模块，所述的电光转换模块将输入的射频信号转变为光信号，所述的光延迟模块将光信号分成四路，分别在光延迟模块的四路不同长度的光纤线段中传播，四路光纤线段联通光电转换模块，将四种不同延时时长的光信号转变为射频信号。本实用新型能够进行仿真测试、数据收发、验证及错误注入，在频率、延迟时间、体积等方面满足市场的需求。
【专利说明】光纤延迟线
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光纤延迟线(FDL)，可应用于信号处理等领域。
【背景技术】
[0002]现代的科学技术需要进行各种信号存储。雷达最初使用的是存储管和水银延迟线，后来采用性能更好的超导延迟线(石英延迟线)，最后发展为光纤延迟线。它的特点就是工作波长可以在微波段，并且器件的价格越来越低，性能越来越好。
[0003]作为新型信号处理器组件，光纤延迟线还应用在光纤传感、光纤通信微波光子学等领域，还可用在编解码器、滤波器、相关器一级存储器等。其中，微波光纤延迟线(microwave fiber delay line, MFDL)利用光纤技术对调制在光波上的微波信号进行传输。随着光纤延迟线的广泛应用，以往的光纤延迟线在频率、延迟时间、体积等方面满足不了市场的需求。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种光纤延迟线，能够进行仿真测试、数据收发、验证及错误注入，在频率、延迟时间、体积等方面满足市场的需求。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括电光转换模块、光延迟模块和光电转换模块。所述的电光转换模块将输入的射频信号转变为光信号，所述的光延迟模块将光信号分成四路，分别在光延迟模块的四路不同长度的光纤线段中传播，四路光纤线段联通光电转换模块，将四种不同延时时长的光信号转变为射频信号。
[0006]所述的电光转换模块包括电隔离器、阻抗匹配网络、LNA (低噪声放大器)、电光调制模块以及光隔离器，输入端的射频信号经过电隔离器隔离输入端的直流电，然后由阻抗匹配网络输入到LNA (低噪声放大器)进行初级功率放大，使得该射频信号满足电光调制模块的驱动功率要求，初级功率放大后的射频信号输入到电光调制模块中，将射频信号转变为光信号，光信号经光隔离器输出。
[0007]所述的电光调制模块选择DFB内调制激光器。
[0008]所述的光延迟模块包括光纤线段和Y型光纤线段耦合器，输入的光信号经Y型光纤线段耦合器一分为二，然后二分为四，得到四路等功率分配的光纤线段信号，每路光纤线段信号通过四种不同长度的光纤线段传输至光电转换模块。
[0009]所述的光电转换模块包括光电探测器、功率放大器、阻抗匹配电路和电隔离器，光电探测器将光信号转变成射频电信号，射频电信号经过功率放大器达到整机输出信号功率的要求，再通过阻抗匹配网络实现与输出端口的阻抗匹配，最后经电隔离器隔离输出端的直流电后传输至输出端。
[0010]所述的光电探测器与电光调制模块的频率范围相同，驱动功率小于电光调制模块的发射功率。
[0011]本发明的有益效果是:光纤延迟线最核心器件为光发射器与光接收器。首先应按照客户要求的部分指标选择合适的光发射器与光接收器。确定光发射器与光接收器后，选择相匹配的低噪声放大器(LNA)与功率放大器(PA)。使得光纤延迟线具有尺寸小，耦合效率高，响应速度快，波长和尺寸与多路延时器尺寸适配，可直接调制，相干性好等优点。频率范围达到了 0.01-40GHZ，在体积方面做到了最小，其它指标也优于现有技术。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是光纤延迟线的原理图；
[0013]图2是本发明的结构示意图；
[0014]图3是光电转换模块的结构示意图；
[0015]图4是本发明的结构详图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
[0017]光纤延迟线的基本工作原理如图1所示，当一输入射频(RF)信号加在激光二极管LD上时，LD将输入RF信号变成激光束，然后通过LD输出的激光束被耦合进光纤中，最后由光电探测器H)将经光纤延迟的光信号转变成为RF电信号，再输出。
[0018]整机将设计分为三个主要模块，分别为电光转换模块，光延迟模块，光电转换模块。工作原理如图2所示:首先通过电光转换模块将输入的射频信号转变为光信号，然后在光延迟模块将光信号分成四路，在四路不同长度光纤线段中传播消耗时间产生延迟，最后通过光电转换模块将四种不同延时时长的光信号转变为射频信号，从而实现对射频信号延迟并输出。
[0019]如图4所示，输入端的射频信号首先要经过阻抗匹配输入到LNA(低噪声放大器)进行初级功率放大，使得该射频信号满足DFB内调制激光器的驱动功率要求。功率放大后的射频信号输入到DFB内调制激光器中，将射频信号转变为光信号。激光器输出的光信号传输进四路不同长度的光纤线段链路中，每一路光纤线段中的光信号有了不同长度的时延。时延后的光信号分别输入至四套电光转换模块中，首先进入光电探测器中，将延时的光信号转变为延时的射频信号，然后将该信号经过PA进行功率放大，使得信号满足输出功率的要求，最后经过输出端的阻抗匹配电路完成延迟射频信号的输出。最终实现了一路输入的射频信号进行四种不同时长的延时，分别从四路输出端输出。
[0020]电光转换模块主要由电隔离器、阻抗匹配网络、LNA (低噪声放大器)、电光调制模块以及光隔离器组成。其中核心部件为电光调制模块，考虑到调制频率、功能实现以及体积等因素，初步选择DFB内调制激光器，该激光器能够满足本产品的频率要求，具有线路结构简单、RF驱动功率低、总链路损耗低等特点。同时DFB内调制激光器模块集成有自动功率控制电路与自动温度控制电路，能够保证激光器在各种环境下稳定工作，提高可靠性。
[0021]输入端的射频信号首先经过隔离器，进入到阻抗匹配网络。隔离器的主要作用在于隔离输入端的直流电，防止光发射模块内的各器件被损坏。匹配网络要实现与输入端口50 Ω阻抗匹配，阻抗匹配后保证了输入射频信号的最优化，实现输入端低驻波比、提高整机的信号幅度平坦度，同时也实现了输入端插入损耗最优。射频信号由阻抗匹配网络输入至低噪声放大器，低噪声放大器的作用是将射频信号功率放大，放大到能够满足DFB内调制激光器的射频驱动功率。将射频信号放大后输入至电光调制模块，在该模块中将射频信号转变为光信号，将光信号通过光隔离器传输至多路延时器内。光隔离器的主要作用为防止多路延时器内的光信号发射回到激光器中，防止激光器被反射的光信号损坏。
[0022]光延迟模块的组成主要为光纤线段与Y型光纤线段耦合器。光信号在光延迟单元的光纤线段中传输，产生时间的消耗，达到延迟的目的，不同长度的光纤线段产生不同延时的光信号。本产品设计了一路输入端与四路输出端，光延迟单元将光信号由一路功分为四路信号，再将四路光信号经过不同长度光纤线段的延时分别传送至光电转换模块中。
[0023]在光延迟模块中，光纤线段由一路分为四路是靠Y型光纤线段耦合器实现的。Y型光纤线段耦合器具有一路光纤线段分为两路的作用，同时它能够实现两路光纤线段的光信号等功率分配。本模块通过使用三组Y型光纤线段耦合器，将光纤线段一分二，然后二分四，最终实现了四路光纤线段信号等功率分配。分路后光信号通过四种不同长度的光纤线段，实现四种延时的光信号，传输至光电转换模块。本产品的延时指标主要依靠调节光纤线段长度提高其精确度。
[0024]如图3所示，光接收模块主要由光电探测器、功率放大器、阻抗匹配电路和电隔离器组成。核心器件为光电探测器，这是与光调制模块相匹配的一个器件，因此在选择DFB内调制激光器模块时，配套选择一款频率范围相同，驱动功率小于激光器发射功率的光电探测器。
[0025]光纤线段中的光信号首先进入光电探测器，光电探测器将光信号转变成了射频电信号，该信号经过功率放大器后，通过阻抗匹配网络与电隔离器传输至输出端。功率放大器的主要作用是将光电探测器转换出的射频信号功率提高，达到整机输出信号功率的要求。匹配网络要实现与输出端口 50Ω阻抗匹配，阻抗匹配后保证了输出射频信号的最优化，实现输出端低驻波比、提高整机的信号幅度平坦度同时也实现了输出端插入损耗最优。电隔离器的作用是隔离输出端的直流电，防止光接收单元内的各器件被损坏。
[0026]本产品的供电电压为+5V DC，由供电接口直接提供，因此无需设计电源部分。主要设计方向为各有源器件供电线路的排布与接地设计。
[0027]本产品中需要供电的器件有:低噪声放大器、光发射器模块、光电二极管、功率放大器。
【权利要求】
1.一种光纤延迟线，包括电光转换模块、光延迟模块和光电转换模块，其特征在于:所述的电光转换模块将输入的射频信号转变为光信号，所述的光延迟模块将光信号分成四路，分别在光延迟模块的四路不同长度的光纤线段中传播，四路光纤线段联通光电转换模块，将四种不同延时时长的光信号转变为射频信号。
2.根据权利要求1所述的光纤延迟线，其特征在于:所述的电光转换模块包括电隔离器、阻抗匹配网络、低噪声放大器、电光调制模块以及光隔离器，输入端的射频信号经过电隔离器隔离输入端的直流电，然后由阻抗匹配网络输入到低噪声放大器进行初级功率放大，使得该射频信号满足电光调制模块的驱动功率要求，初级功率放大后的射频信号输入到电光调制模块中，将射频信号转变为光信号，光信号经光隔离器输出。
3.根据权利要求2所述的光纤延迟线，其特征在于:所述的电光调制模块选择内调制激光器。
4.根据权利要求1所述的光纤延迟线，其特征在于:所述的光延迟模块包括光纤线段和V型光纤线段耦合器，输入的光信号经V型光纤线段耦合器一分为二，然后二分为四，得到四路等功率分配的光纤线段信号，每路光纤线段信号通过四种不同长度的光纤线段传输至光电转换模块。
5.根据权利要求1所述的光纤延迟线，其特征在于:所述的光电转换模块包括光电探测器、功率放大器、阻抗匹配电路和电隔离器，光电探测器将光信号转变成射频电信号，射频电信号经过功率放大器达到整机输出信号功率的要求，再通过阻抗匹配网络实现与输出端口的阻抗匹配，最后经电隔离器隔离输出端的直流电后传输至输出端。
6.根据权利要求5所述的光纤延迟线，其特征在于:所述的光电探测器与电光调制模块的频率范围相同，驱动功率小于电光调制模块的发射功率。
【文档编号】G02B6/42GK204143008SQ201420336490
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】车远, 常树茂 申请人:西安方元明科技发展有限公司