基于双驱动调制器的多波段超宽带射频信号的产生方法及装置制造方法
【专利摘要】一种通信领域的基于双驱动调制器的多波段超宽带射频信号的产生方法，通过在双驱动调制器的两个相位调制器上分别加载含有不同长度元序列的高斯脉冲串，然后分别调节两个高斯脉冲串信号的幅度和相对相移，使得经过偏振控制器输出的横电模光信号经由双驱动调制器产生多波段超宽带射频信号；本发明使得经过偏振控制器的横电模由双驱动调制器产生灵活的多波段超宽带射频信号，因此大大降低了灵活UWB脉冲信号产生装置的复杂程度，实现了低成本且简单灵活的MB‐UWB脉冲信号产生。
【专利说明】基于双驱动调制器的多波段超宽带射频信号的产生方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种通信领域的方法及装置，具体是一种通过双驱动调制器(DDMZM, Dual-Drive Mach Zehnder Modulator,也称作双驱动马赫曾德调制器)得到多波段的超宽带(Multiband - Ultra wideband, MB - UffB)射频无线信号的方法及装置。
【背景技术】
[0002]UWB超宽带信号作为一种有效的无线传输技术，不仅可以与现有的无线技术同时，而且可以降低系统的发射功率，因此被广泛的进行研究。
[0003]无线系统中的UWB信号主要分为两类:脉冲形式的UWB信号(UWB pulse)，这种信号通过离散的脉冲信号来传递相应的信号，电信号的传输带宽带在3.1GHz到10.6GHz之间，因此产生的超宽带信号有很高的带宽，全部处于同样一个电波长上；另外一种是多波段的UWB信号(Multiband UWB, MB - UffB)，通过在UWB传输电波段的范围内的多个波长载有频率高于500MHz的多个UWB信号构成，这种信号每个电信号上的波长较小，因此可以有效的提升系统传输信号的灵活度和降低数据的粒度，同时接收机和发射机的电带宽需求明显降低，有更广泛的应用前景。由于MB -UffB信号的传输距离较短只有几米或者十几米，通过光子学的技术产生并传输MB-UWB信号的技术被提出，UWBoF(UWB over fiber)技术通过光子学的技术产生和传输MB-UWB信号，可以有效克服传输距离的限制，在接收端通过光电探测将MB - UffB信号转换到电域。因此通过光子学的技术产生MB - UffB信号是十分有意义的。
[0004]经过对现有技术的检索发现,2008年OSA Optics Express,第16卷10期的论文:Hongwei Chen, Tiliang Wang, Mo Li, Minghua Chen, and Shizhong Xie, “Opticallytunab I emu 11 iband UffB pulse generation”清华大学大学的谢世忠等人提出，将PPG(时序脉冲发生器，Pulse Pattern Generator)产生的低重复率的1010脉冲串通过级联的相位调制器，然后将输出的信号进入偏振相干的光纤，在输出端由于两个偏振分量上的传输函数不同，导致形成向上和向下的脉冲信号，经过合理的调节可以得到低速带宽为500MHz的多波段UWB信号中的一个。但该技术产生过程过于复杂需要级联调制器，保偏光纤传输等多个器件。
[0005]进一步检索发现，2014年发表的 IEEE Photonics Technology Letter,第 26 卷 2期的论文:Manuel Rius, Mario Bolea, Jose Mora, Beatriz Ortega, and JoseCapmany, iiMultiband -UffBsignals generation based on incoherent microwave photonic filters，，，西班牙瓦伦西亚理工的JoMCapmany课题组提出了宽谱光源经过阵列波导光栅得到多个波长，其中奇数和偶数波长分别进行脉冲强度的正向调制和反向调制，在每个波长上面得到相应的带脉冲信号，在经过光纤的色散作用可以得不同电中心载波的输出MB -UffB信号。然而系统有相当复杂的结构，从而使产生过程的成本过高。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于双驱动调制器的多波段超宽带射频信号的产生方法及装置，将同样的数据延迟一个比特分别加载到DDMZM的两臂上，从而得到相应的MB - UWB信号，通过改变序列中脉冲信号的重复率和脉冲中元序列数据重复的多少可以可变产生的MB -UffB信号的中心波长和带宽，同时大大减小了系统的复杂度。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]本发明涉及一种基于双驱动调制器的多波段超宽带射频信号的产生方法，在双驱动调制器的两个相位调制器上分别加载含有不同长度元序列的高斯脉冲串，然后分别调节两个高斯脉冲串信号的幅度和相对相移，使得经过偏振控制器输出的横电模(TE模式，即电矢量与传播方向垂直)光信号经由双驱动调制器产生多波段超宽带射频信号。
[0009]所述的含有不同长度元序列的高斯脉冲串之间的时延为I个比特。
[0010]所述的相对相移是指:通过偏置电压控制两个高斯脉冲串信号之间的相移。
[0011]所述的元序列是指一个2bit的二进制序列，优选为10。
[0012]所述的高斯脉冲串信号是指:波特率为6.5Gb/s - 14Gb/s，帧长为128bit，并且在固定位置设有8、12、16或20个重复的元序列。
[0013]所述的固定位置优选为信号的起始位置。
[0014]所述的相对时延通过移相器来实现，具体是通过调节输入到两个射频端的高斯脉冲串之间的相对时间时延。
[0015]所述的双驱动调制器包括两个分别独立调制的相位调制器(PM，PhaseModulator)，两个相位调制器基于不同大小、相对位置以及类型的电信号(如高斯脉冲信号)进行驱动，并通过施加于双驱动调制器的偏置电压控制两个相位调制器输出光信号之间的相对相移，从而使两个相位调制的光信号在输出端口进行相干干涉，得到多个不同波段的MB - UffB信号，同时调节元序列重复的数目，实现对每个波段数据带宽的控制。
[0016]所述的多波段超宽带射频信号是指:中心波长在3.1 - 10.6GHz之间带宽大于500Mhz的脉冲信号。
[0017]所述的超宽带射频信号是指:L=I exp(7>M) + exp(^￡^l))，其中:E(Mt
为双驱动调制器输出的光场，Ein为输入信号的光场，Nn为相位调制器的半波电压，Vd。为相位调制器的偏置电压，输入到调制器两端的信号均为S(t)，τ为两个脉冲信号之间的相对时延，当信号在DDMZM输出端干涉后可以得到该光场Etjut的直流分量为:
^ jcos|.^[5(0 + Frfc --r)]JJ，其中:Vdc为直流偏置电压，用于控制两路光信号之间
的相对相位差。
[0018]通过调节时序脉冲发生器输出的信号波特率，产生的MB - UffB信号的中心波长会随之改变，同时通过改变元序列在每个128bit序列中占有的数目，可以有效的调节产生信号的电带宽。
[0019]所述的时序脉冲发生器的输出信号的最大`幅度为2.5V。
[0020]本发明涉及一种实现上述方法的装置，包括:偏振控制器、双驱动调制器、时序脉冲发生器、电时延线和直流偏置，其中:双驱动调制器的信号输入端与偏振控制器相连并接收横电模光信号，时序脉冲发生器的第一输出端依次串联电时延线、直流偏置并与双驱动调制器的第一射频端相连并传输含有元序列的高斯脉冲串，时序脉冲发生器的第二输出端和双驱动调制器的第二射频端相连并传输含有不同长度元序列的高斯脉冲串。
技术效果
[0021]本发明通过单个双驱动调制器实现了可调节MB - UWB信号的产生，大大减少了产生信号过程的复杂度，并且提高了灵活性。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为双驱动调制器结构的示意简图。
[0023]图2为产生不同MB - UffB超宽带信号的原理示意图；
[0024]图3为实施例1的流程示意图。
[0025]图4为实施例中的当PPG输出信号的波特率的情况下，产生的MB - UWB超宽带信号中心波长随之改变的情况；
[0026]图5为实施例中的当PPG输出信号的128bit序列中元序列的数目改变的情况下，产生的MB - UffB超宽带信号带宽随之改变的情况；
[0027]图中:光源1、偏振控制器2、双驱动调制器3、时序脉冲发生器4、电时延线5、第一射频放大器6、第二射频放大器7、直流偏置电压8、高速光电探测器9、用于检测的电谱仪10和不波器11、电分路器12。
【具体实施方式】
[0028]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
[0029]本实施例如图3所述，通过时序脉冲发生器4产生的序列长度为128bit的序列，其中含有数据率可变的连续元序列然后通过电分路器12分为两路，分别放大加载到双驱动调制器3的两个射频端，其中:信号的相对位置通过电的时延线5控制，使信号间的延迟为I个比特周期。通过控制各个参数，输出信号干涉得到UWB脉冲信号经过示波器11和电谱仪10分别可以得到相应的信号波形和电谱。
[0030]所述的信号分路器，将产生的数据序列分成能量相同，含有同样数据的两个信号。
[0031]如图1所述的双驱动调制器3由两个可以分别独立调制的相位调制器3构成，半波电压为4V左右，两个相位调制器3可以用不同大小，幅度和类型的信号进行驱动调制，同时通过控制双驱动调制器3的偏置电压8可以有效的控制两个相位调制器3输出光信号之间的相对相移，从而使两个相位调制的光信号在输出端口进行相干干涉，得到灵活可变的MB - UffB脉冲信号。
[0032]所述的高斯脉冲信号是由时序脉冲发生器4产生的信号序列，时序脉冲发生器4的输出速率为由6.5Gb/s - 14Gb/s,同时信号的序列为前面所述的128bit长度，其中含有8 - 20个连续的兀序列。同时输出信号的最大幅度为2.5V。[0033]本实施例中涉及的实现上述方法的装置，包括:偏振控制器2、双驱动调制器3、时序脉冲发生器4、电时延线5、第一射频放大器6以及直流偏置8，其中:双驱动调制器3的信号输入端与偏振控制器2相连,时序脉冲发生器4的两个输出端中，第一输出端依次经电时延线5、第一射频放大器6和直流偏置8与双驱动调制器3的第一射频端相连，第二输出端经第二第一射频放大器6和双驱动调制器3的第二射频端相连。
[0034]所述的偏振控制器2控制进入双驱动调制器3的光信号的偏振态，使横电模进入双驱动调制器，从而使TE模式进入调制器得到最大的输出的光信号。
[0035]所述的光源I发出来的光信号经过偏振控制器2 (PC)得到相应的TE模式，然后进入双驱动调制器3。两个高斯脉冲信号经过不同的放大和时延控制加载到双驱动调制器3的两个射频端口，通过控制信号的幅度，相对位置和调制器3的偏置电压8，不同的UWB超宽带信号可以在输出端经过H)进行检测得到。
[0036]所述的第一射频放大器6将高斯脉冲信号从小幅度放大到需要的信号幅度，通过射频电路来放大相应的高斯脉冲信号，其增益为20dB。
[0037]所述的信号时间延迟主要通过电域的移相器来实现，具体是通过调节射频信号的传输距离来得到两路信号间的相对时延，最多可延迟200ps，根据不同的波特率，需要将信号的时间延迟调整到相应的I个比特。
[0038]所述的偏振控制器2控制进入双驱动调制器3的光信号的偏振态，使横电模(TE)可以进入调制器3，从而使输出的光信号最大。
[0039]如图2和图3所示，双驱动调制器3的射频端分别接收两个放大后的高斯脉冲信号Vl(t)=S(t)和％(0=5(卜0，其中:s(t)为前面提到的序列长度为128比特，含有可变连续元序列的序列，τ为信号的相对时延。
[0040]双驱动调制器3的输出信号广场为
【权利要求】
1.一种基于双驱动调制器的多波段超宽带射频信号的产生方法，其特征在于，在双驱动调制器的两个相位调制器上分别加载含有不同长度元序列的高斯脉冲串，然后分别调节两个高斯脉冲串信号的幅度和相对相移，使得经过偏振控制器输出的横电模光信号经由双驱动调制器产生多波段超宽带射频信号； 所述的含有不同长度元序列的高斯脉冲串之间的时延为I个比特； 所述的相对相移是指:通过偏置电压控制两个高斯脉冲串信号之间的相移。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的元序列是指一个2bit的二进制序列。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的元序列为10。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的高斯脉冲串信号是指:波特率为6.5Gb/s - 14Gb/s，帧长为12813^，并且在固定位置设有8、12、16或20个重复的元序列。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的固定位置为信号的起始位置。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的多波段超宽带射频信号是指:中心波长在3.1 - 10.6GHz之间带宽大于500Mhz的脉冲信号。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的超宽带射频信号是指:
8.一种实现权利要求1~7中任一所述方法的装置，其特征在于，包括:偏振控制器、双驱动调制器、时序脉冲发生器、电时延线和直流偏置，其中:双驱动调制器的信号输入端与偏振控制器相连并接收横电模光信号，时序脉冲发生器的第一输出端依次串联电时延线、直流偏置并与双驱动调制器的第一射频端相连并传输含有元序列的高斯脉冲串，时序脉冲发生器的第二输出端和双驱动调制器的第二射频端相连并传输含有不同长度元序列的1?斯脉冲串。
【文档编号】H04B1/7176GK103873110SQ201410129190
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】曹攀, 胡小锋, 蒋黎鹏, 吴佳旸, 苏翼凯 申请人:上海交通大学