一種基于dpmzm的微波光子三階交調(diào)完全抑制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微波光子三階交調(diào)完全抑制系統(tǒng)，特別是一種基于DPMZM的微波 光子三階交調(diào)完全抑制系統(tǒng)，屬于微波光子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 微波光子技術(shù)越來越廣泛的用于諸如射頻電信號(hào)生成、遙控、電子戰(zhàn)系統(tǒng)和衛(wèi)星 通信等領(lǐng)域。隨著我國(guó)衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，微波光子通信系統(tǒng)正向更大容量、更多星上處 理功能、更強(qiáng)抗干擾能力方向發(fā)展，這些均需滿足高帶寬、大動(dòng)態(tài)范圍等要求。集成微波通 信寬覆蓋、高靈活性與光傳輸?shù)蛽p耗、大帶寬優(yōu)勢(shì)的微波光子通信技術(shù)，可將寬帶射頻電信 號(hào)調(diào)制到光域上進(jìn)行傳輸與處理，打破電子技術(shù)瓶頸制約，在實(shí)現(xiàn)大容量、多處理、強(qiáng)抗干 擾通信的同時(shí)，有效降低有效載荷體積、重量、功耗。
[0003] 微波光子通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍為使信號(hào)輸出功率大于系統(tǒng)噪聲功率，三階交調(diào)失 真功率小于系統(tǒng)噪聲功率的射頻電信號(hào)輸入功率范圍。動(dòng)態(tài)范圍的低端為噪聲所限，高端 為非線性所限，為了實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)范圍，系統(tǒng)需要具有低的噪聲和高的線性度，而高線性度的 實(shí)現(xiàn)與三階交調(diào)的抑制能力息息相關(guān)。
[0004] 在寬帶微波光子通信中，電光外調(diào)制技術(shù)具有大帶寬、大動(dòng)態(tài)范圍、高可靠等優(yōu) 點(diǎn)，具有很好的有應(yīng)用前景。其中，馬赫曾德爾調(diào)制器（MZM)因其高速、高消光比、應(yīng)用廣 泛，是目前使用最多的電光調(diào)制器。當(dāng)寬帶微波信號(hào)經(jīng)電光調(diào)制后，輸出的微波光子信號(hào)頻 率成分除了基頻以外，還包括高次諧波和交調(diào)信號(hào)等非線性效應(yīng)成分。位于系統(tǒng)通帶內(nèi)的 三階交調(diào)干擾與信號(hào)頻率最近，很難用濾波器濾除，是制約系統(tǒng)性能的最主要因素，因此必 須對(duì)三階交調(diào)干擾進(jìn)行有效抑制甚至完全抑制。單個(gè)MZM沒有可利用的抑制三階交調(diào)的偏 置點(diǎn)，不能有效抑制三階交調(diào)，需要采取其它手段進(jìn)行三階交調(diào)的抑制?，F(xiàn)有三階交調(diào)抑制 技術(shù)主要有：設(shè)置在正交偏置點(diǎn)雙電級(jí)MZM與相干探測(cè)方式的結(jié)合、級(jí)聯(lián)MZM、并聯(lián)MZM以 及混合偏振MZM等多種方式。隨著商用化DPMZM(雙平行并聯(lián)MZM)的出現(xiàn)，研宄基于DPMZM 的微波光子線性化成為近來研宄的熱點(diǎn)。其中，在R.Fetterman團(tuán)隊(duì)基于DPMZM寬帶線性化 相干微波光子鏈路技術(shù)方案中，通過采用雙邊帶載波抑制調(diào)制方式的DPMZM結(jié)合平衡探測(cè) 實(shí)現(xiàn)微波光子鏈路的寬帶線性化。改變輸入和輸出DPMZM兩分路光信號(hào)功率比以及兩分路 射頻電信號(hào)功率比，使得上下兩分路中產(chǎn)生的三階交調(diào)干擾相互抵消。該方法需要對(duì)DPMZM 兩分路光信號(hào)功率進(jìn)行嚴(yán)格的控制，同時(shí)結(jié)合平衡探測(cè)方式完成，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高。
[0005] 在中國(guó)專利"一種基于雙驅(qū)動(dòng)DPMZM的微波光子寬帶線性化方法"（專利號(hào)：CN201210499691. 5)技術(shù)方案中，采用使DPMZM上行MZM工作在具有上邊帶單邊帶調(diào)制方 式，使DPMZM下行MZM工作在具有下邊帶單邊帶調(diào)制方式，并保證上下行MZM的兩種調(diào)制方 式具有嚴(yán)格的對(duì)稱關(guān)系的方法，來實(shí)現(xiàn)三階交調(diào)的抑制。該方法需要結(jié)合多組具有±90度 移相功能的射頻移相器，完成對(duì)DPMZM上下行子調(diào)制器嚴(yán)格對(duì)稱的單邊帶調(diào)制，同時(shí)需要 進(jìn)行直流偏置點(diǎn)高精度控制，其操作復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度大。此外，單邊帶調(diào)制過程中所攜帶的 光載波信號(hào)降低有用信號(hào)增益及鏈路穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：針對(duì)寬帶微波光子通信高帶寬、大動(dòng)態(tài)范圍發(fā)展需求， 給出一種基于DPMZM的微波光子三階交調(diào)完全抑制系統(tǒng)，采用相位控制單元，使加載到雙 驅(qū)動(dòng)DPMZM四個(gè)驅(qū)動(dòng)電極上的四路射頻電信號(hào)具有固定的相位差，結(jié)合直流偏置控制單元 對(duì)DPMZM的上行MZM、下行MZM和主調(diào)制器進(jìn)行直流偏置點(diǎn)控制，利用兩個(gè)180度移相器實(shí) 現(xiàn)四路射頻信號(hào)間的相位差控制，實(shí)現(xiàn)了寬帶微波光子通信鏈路的三階交調(diào)完全抑制，具 有設(shè)計(jì)復(fù)雜度低、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、重復(fù)性良好的特點(diǎn)，可解決寬帶微波光子通信高線 性化需求，保證寬帶微波光子通信系統(tǒng)的高帶寬、大動(dòng)態(tài)范圍。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于DPMZM的微波光子三階交調(diào)完全抑制系統(tǒng)， 包括：微波源、相位控制模塊、偏置控制模塊、激光器、DPMZM和光電探測(cè)器；
[0008] 所述微波源向相位控制模塊發(fā)送兩路射頻電信號(hào)；
[0009] 所述相位控制模塊接收微波源發(fā)出的兩路射頻電信號(hào)，對(duì)射頻電信號(hào)進(jìn)行相位控 制與信號(hào)合成后，輸出四路具有固定相位關(guān)系的射頻電信號(hào)，加載到DPMZM四個(gè)驅(qū)動(dòng)電極 上；
[0010] 所述偏置控制模塊為DPMZM提供不同的直流電壓，對(duì)DPMZM的直流偏置點(diǎn)進(jìn)行控 制；
[0011] 所述激光器發(fā)出光載波信號(hào)送至DPMZM光輸入端口；
[0012] 所述DPMZM通過射頻端口接收相位控制模塊輸出的射頻電信號(hào)，通過光輸入端口 接收偏置控制模塊輸出的直流偏置控制電壓和激光器輸出的光載波信號(hào)，將接收的射頻電 信號(hào)調(diào)制到光載波上后輸出給光電探測(cè)器；
[0013] 所述光電探測(cè)器接收DPMZM發(fā)送的調(diào)制信號(hào)，并完成基于平方率檢波方式的光電 轉(zhuǎn)換，恢復(fù)電信號(hào)。
[0014] 所述微波源輸出的兩路射頻電信號(hào)幅度值相等，頻率不同。
[0015] 所述DPMZM包括上行MZM、下行MZM和主調(diào)制器；
[0016] 所述上行MZM和下行MZM分別利用單MZM電光調(diào)制效應(yīng)對(duì)輸入的射頻電信號(hào)進(jìn)行 電光調(diào)制；
[0017] 所述主調(diào)制器控制上行MZM輸出的光信號(hào)與下行MZM輸出的光信號(hào)相加或相減 后，由DPMZM光輸出端口送至光電探測(cè)器。
[0018] 所述相位控制模塊包括第一電分路器、第二電分路器、第三電分路器、第四電分路 器、第一電移相器、第二電移相器、第一電合路器和第二電合路器，其中：
[0019] 所述第一電分路器將微波源發(fā)出的一路射頻電信號(hào)分成兩路，并將分路后的射頻 電信號(hào)分別發(fā)送給第一電合路器和第二電合路器，所述第二電分路器將微波源發(fā)出的另一 路射頻電信號(hào)分成兩路，并將分路后的射頻電信號(hào)分別發(fā)送給第一電合路器和第一電移相 器；
[0020] 第一電合路器將第一電分路器和第二電分路器輸出的射頻電信號(hào)進(jìn)行合路后輸 出給第三電分路器；第一電移相器對(duì)接收到的射頻電信號(hào)進(jìn)行移相后輸出給第二電合路 器；
[0021 ] 第三電分路器將第一電合路器輸出的射頻電信號(hào)分成兩路，并將分路后的射頻電 信號(hào)分別發(fā)送給第二電移相器和DPMZM的上行MZM的一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；
[0022] 第二電合路器接收到的射頻電信號(hào)進(jìn)行合路后輸出給第四電分路器；第四電分路 器將第二電合路器輸出的射頻電信號(hào)分成兩路后分別輸出給DPMZM下行MZM的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電 極；
[0023] 第二電移相器對(duì)接收到的射頻電信號(hào)進(jìn)行移相后輸出給DPMZM上行MZM的一個(gè)驅(qū) 動(dòng)電極。
[0024] 所述偏置控制模塊包括：第一直流電源模塊、第二直流電源模塊、第三直流電源模 塊；
[0025] 所述第一直流電源模塊控制DPMZM上行MZM的直流偏置工作點(diǎn)；第二直流電源模 塊控制DPZMZ下行MZM的直流偏置工作點(diǎn)；第三直流電源模塊控制DPMZM的主調(diào)制器工作 點(diǎn)。
[0026] 所述第二電移相器和第一電移相器均為180度移相器。
[0027] 所述第一直流電源模塊控制上行MZM工作在最小偏置點(diǎn)，使得上行MZM工作在載 波抑制調(diào)制方式；第二直流電源模塊控制下行子MZM工作在正交偏置點(diǎn)，使得下行MZM工作 在正交調(diào)制方式；第三直流電源模塊控制DPMZM的主調(diào)制器工作在零點(diǎn)，使得DPMZM輸出光 信號(hào)為上行MZM輸出光信號(hào)與下行MZM輸出光信號(hào)的和。
[0028] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0029] (1)與已有的微波光子三階交調(diào)抑制技術(shù)相比，本發(fā)明采用相位控制單元，使加載 到雙驅(qū)動(dòng)DPMZM四個(gè)驅(qū)動(dòng)電極上的四路射頻電信號(hào)具有固定的相位差，結(jié)合直流偏置控制 單元對(duì)DPMZM的上行MZM、下行MZM和主調(diào)制器進(jìn)行直流偏置點(diǎn)控制，使上行MZM工作在載 波抑制調(diào)制方式，下行MZM工作在正交調(diào)制方式，主調(diào)制器工