专利名称：一种并联调制光学倍频毫米波RoF系统及其QPSK调制方式的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种并联调制光学倍频毫米波RoF(radio over fiber)系统及其QPSK(Quadrature Phase Shift Keying,四相相移键控)调制方式。提出一种基于光学倍频法的RoF系统结构和新的并联光调制方式，在从光波产生毫米波的同时，又实现将信号对光波的调制转移为毫米波的调制。
背景技术：
随着无线通信向着高速网络的进一步发展，低频部分的频谱资源以及同轴电缆的传输距离严重限制了无线通信技术的发展和应用；同时毫米波信号不适合在同轴电缆中传输的缺点，推动了光通信与无线通信的融合，这将成为未来通信的发展方向。RoF是当今通信领域研究的热点，涵盖了固定无线通信和移动无线通信等相关技术领域。RoF技术设计了利用Mach-Zender调制器的非线性产生毫米波，用光学倍频法产生射频，用射频调制光波， 通过光纤传输已调光波，把射频从光波上解调下来等一系列变换处理。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种并联调制光学倍频毫米波RoF系统及其QPSK调制方式，使得系统结构简单，稳定性能好，方法易于实现，成本低廉。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种并联调制光学倍频毫米波RoF系统，包括一个中心站经下行链路光纤连接一个基站。其特征在于中心站的结构包括一个激光器、第一双电极Mach-Zender光调制器、第二双电极Mach-Zender光调制器、第三双电极Mach-Zender光调制器、微波信号源、移相器、第一第二两个信号输入端以及掺珥光纤放大器，其中第三双电极Mach-Zender光调制器的第一个臂上是第一双电极Mach-Zender光调制器，而其另一个臂上是第二双电极Mach-Zender光调制器，以上三个双电极Mach-Zender光调制器构成了铌酸锂调制器；所述的基站包括光探测器、前置低噪放大器、功分器、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第一毫米波放大器、第二毫米波放大器、混频器以及毫米波收发天线。中心站和基站之间通过下行链路光纤相连。激光器的输出和第三双电极Mach-Zender光调制器的输入相连,微波信号源的输出分两路，一路的输出连接第一双电极Mach-Zender光调制器的第一个臂，另一路的输出和移相器的输入相连，移相器的输出和第一双电极Mach-Zender光调制器的第二个臂相连,第一信号输入端和第二双电极Mach-Zender光调制器的第一个臂相连,第二信号输入端和第二双电极Mach-Zender光调制器的第二个臂相连,第三双电极Mach-Zender光调制器的输出和掺琪光纤放大器的输入相连，掺珥光纤放大器的输出通过下行链路光纤与基站中的光电探测器的输入相连，光电探测器的输出和前置低噪放大器的输入相连，前置低噪放大器的输出和功分器的输入相连，功分器的一路输出和第一带通滤波器的输入相连，第一带通滤波器的输出和第一毫米波放大器的输入相连，第一毫米波放大器的输出和毫米波收发天线的发射端相连，功分器的另一路输出和第二带通滤波器的输入相连，第二带通滤波器的输出和第二毫米波放大器的输入相连，第二毫米波放大器的输出和混频器的本振端相连，毫米波收发天线的接收端和混频器的射频输入端相连。上述系统的QPSK调制方式微波信号源的输出信号加到第一双电极Mach-Zender调制器的第一条臂上，而该微波信号源输出的信号经过180°相移后，加到第一双电极Mach-Zender调制器的第二条臂上。第二双电极Mach-Zender调制器的一条臂上加上QPSK信号的I路中频信号，另一条臂上加上QPSK信号的Q路中频信号。QPSK铌酸锂调制器使用推挽模式，用于产生含有余弦微波信号的谐波分量及携带的QPSK数据信息分量的光信号，所述的基站对接收到的光信号通过光探测器的光电转换后，得到余弦微波信号的谐波分量及其携带的QPSK信号。所得的余弦微波信号的谐波分量可用作上行接收解调的本振信号，而携带的QPSK数据信息通过毫米波收发天线发射出去。本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著进步本系统采用由三个Mach-Zender调制器组成的DPSK铌酸锂调制器产生稳定的毫米波，省去了中心站中的光滤波器，简化了结构，降低了成本。由于使用推挽模式，无需大的光输入功率，可以使用市场上已有的偏压控制器，就可以使整个系统工作在稳定的状态。本系统完成了 下行38GHz已调信号的同时也实现了上行本振信号的生成，而且产生了多个扫描微波谐波通道，为系统的进一步扩容打下了基础。
图I是本发明的系统框图。
具体实施例方式下面结合具体实例，进一步阐述本发明。应理解，这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外还应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本实施例的并联调制光学倍频毫米波RoF系统，如图I所示，包括一个中心站
(I)、经下行链路光纤(3)连接一个基站(2)。中心站(I)和基站(2)之间通过下行链路光纤(3)相连。激光器(1-1)的输出和第三双电极Mach-Zender光调制器(MZM-3)的输入相连，微波信号源(1-3)的输出分两路,一路的输出连接第一双电极Mach-Zender光调制器(MZM-I)的第一个臂，另一路的输出和移相器(1-4)的输入相连，移相器(1-4)的输出和第一双电极Mach-Zender光调制器(MZM-I)的第二个臂相连,第一信号输入端(1-5)和第二双电极Mach-Zender光调制器(MZM-2)的第一个臂相连，第二信号输入端(1_6)和第二双电极Mach-Zender光调制器(MZM-2)的第二个臂相连,第三双电极Mach-Zender光调制器(MZM-3)的输出和掺琪光纤放大器(1-7)的输入相连,掺琪光纤放大器(1-7)的输出通过下行链路光纤(3 )与基站(2 )中的光电探测器(2-1)的输入相连，光电探测器(2-1)的输出和前置低噪放大器(2-2)的输入相连,前置低噪放大器(2-2)的输出和功分器(2-3)的输入相连，功分器(2-3)的一路输出和第一带通滤波器(2-4)的输入相连，第一带通滤波器(2-4)的输出和第一毫米波放大器(2-6)的输入相连,第一毫米波放大器(2-6)的输出和毫米波收发天线(2-9)的发射端相连，功分器(2-3)的另一路输出和第二带通滤波器(2-5)的输入相连，第二带通滤波器(2-5)的输出和第二毫米波放大器(2-7)的输入相连，第二毫米波放大器(2-7)的输出和混频器(2-8)的本振端相连，毫米波收发天线(2-9)的接收端和混频器(2-8)的射频输入端相连。上述系统的QPSK调制方式微波信号源(1-3)的输出信号加到第一双电极Mach-Zender调制器(MZM-I)的第一条臂上，而该微波信号源(1_3)输出的信号经过180°相移后，加到第一双电极Mach-Zender调制器(MZM-I)的第二条臂上。第二双电极Mach-Zender调制器(MZM-2)的一条臂上加上QPSK信号的I路中频信号(即在1-5信号输入端口输入QPSK信号的I路中频信号)，另一条臂上加上QPSK信号的Q路中频信号(即在1-6信号输入端口输入QPSK信号的Q路中频信号)。QPSK铌酸锂调制器(1-2)用于产生含有余弦微波信号的谐波分量及携带的QPSK数据信息分量的光信号，所述的基站(2)对接收到的光信号通过光探测器(2-1)的光电转换后，得到余弦微波信号的谐波分量及其携带的QPSK信号。所得的余弦微波信号的谐波分量可用作上行接收解调的本振信号，而携带的QPSK数据信息通过毫米波收发天线(2-9)发射出去。假设DQPSK铌酸锂调制器四条臂时延差T =0，此时其输出光波电场表达式为
权利要求
1.一种并联调制光学倍频毫米波RoF系统，包括一个中心站(I)经下行链路光纤(3)连接一个基站(2)，其特征在于所述的中心站(I)包括一个激光器(1-1)、第一双电极Mach-Zender光调制器(MZM-1)、第二双电极Mach-Zender光调制器(MZM-2)、第三双电极Mach-Zender光调制器(MZM-3)、微波信号源(1_3)、移相器(1_4)、第一第二两个信号输入端(1-5和1-6)以及掺珥光纤放大器(1-7)，其中第三双电极Mach-Zender光调制器(MZM-3)的第一个臂上是第一双电极Mach-Zender光调制器(MZM-1)，而其另一个臂上是第二双电极Mach-Zender光调制器(MZM-2 )，以上三个双电极Mach-Zender光调制器构成了铌酸锂调制器(1-2);激光器(1-1)的输出和第三双电极Mach-Zender光调制器(MZM-3)的输入相连，微波信号源(1-3)的输出分两路,一路的输出连接第一双电极Mach-Zender光调制器(MZM-I)的第一个臂，另一路的输出和移相器(1-4)的输入相连，移相器(1-4)的输出和第一双电极Mach-Zender光调制器(MZM-I)的第二个臂相连,第一信号输入端(1-5)和第二双电极Mach-Zender光调制器(MZM-2)的第一个臂相连,第二信号输入端(1_6)和第二双电极Mach-Zender光调制器(MZM-2)的第二个臂相连,第三双电极Mach-Zender光调制器(MZM-3)的输出和掺琪光纤放大器(1-7)的输入相连,掺琪光纤放大器(1-7)的输出通过下行链路光纤(3 )与基站(2 )中的光电探测器(2-1)的输入相连；所述的基站(2 )包括光探测器(2-1)、前置低噪放大器(2-2)、功分器(2-3)、第一带通滤波器(2-4)、第二带通滤波器(2-5)、第一毫米波放大器(2-6)、第二毫米波放大器(2-7)、混频器(2-8)以及毫米波收发天线(2-9)，光电探测器(2-1)的输出和前置低噪放大器(2-2)的输入相连，前置低噪放大器(2-2)的输出和功分器(2-3)的输入相连,功分器(2-3)的一路输出和第一带通滤波器(2-4)的输入相连,第一带通滤波器(2-4)的输出和第一毫米波放大器(2-6)的输入相连，第一毫米波放大器(2-6)的输出和毫米波收发天线(2-9)的发射端相连，功分器(2-3)的另一路输出和第二带通滤波器(2-5)的输入相连，第二带通滤波器(2-5)的输出和第二毫米波放大器(2-7)的输入相连，第二毫米波放大器(2-7)的输出和混频器(2-8)的本振端相连，毫米波收发天线(2-9)的接收端和混频器(2-8)的射频输入端相连。
2.一种根据权利要求书I所述的并联调制光学倍频毫米波RoF系统的QPSK调制方式，其特征在于所述的微波信号源(1-3)的输出信号加到第一双电极Mach-Zender调制器(MZM-I)的第一条臂上，而该微波信号源(1-3)输出的信号经过180°相移后，加到第一双电极Mach-Zender调制器(MZM-I)的第二条臂上；第二双电极Mach-Zender调制器(MZM-2)的一条臂上加上QPSK信号的I路中频信号，即在第一信号输入端口(1-5)输入QPSK信号的I路中频信号，另一条臂上加上QPSK信号的Q路中频信号，即在第二信号输入端口( 1-6)输入QPSK信号的Q路中频信号；QPSK铌酸锂调制器(1-2)用于产生含有余弦微波信号的谐波分量及携带的QPSK数据信息分量的光信号，所述的基站(2)对接收到的光信号通过光探测器(2-1)的光电转换后，得到余弦微波信号的谐波分量及其携带的QPSK信号；所得的余弦微波信号的谐波分量可用作上行接收解调的本振信号，而携带的QPSK数据信息通过毫米波收发天线(2-9)发射出去。
全文摘要
本发明涉及一种并联调制光学倍频毫米波RoF系统及其QPSK调制方式。本系统由中心站经下行链路光纤连接基站组成。其中，中心站由激光器、双电极Mach-Zehnder光调制器、余弦微波信号源、pi移相器、EDFA光纤放大器构成。基站由光探测器、前置低噪放大器、功分器、带通滤波器、毫米波放大器和毫米波发射天线构成。中心站和基站之间通过下行链路光纤连接。在中心站利用光学倍频法把QPSK中频信号调制到光波上，基站接收到光波信号后，通过光电探测产生毫米波QPSK信号。本发明的系统结构简单、性能稳定、易于实现。
文档编号H04B10/158GK102811093SQ20121023218
公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月6日 优先权日2012年7月6日
发明者郭霞霞, 唐思旋, 陈翔, 颜轲, 陈健 申请人:上海大学