專利名稱：用于消除光發(fā)射器中的非線性失真的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于消除光發(fā)射器的非線性失真的設(shè)備和方法，更具體地說是涉及使用一種預(yù)失真方法和一種前饋方法的組合并且僅通過激光二極管發(fā)射所需信息的用于消除由于非線性特性引起的光發(fā)射器的失真成分的一種設(shè)備和方法。
在常規(guī)無線移動(dòng)通信中，光發(fā)射器限制光中繼器系統(tǒng)的內(nèi)調(diào)制(IM)(inter-modulation)和動(dòng)態(tài)范圍，因?yàn)橛糜陔姽廪D(zhuǎn)換的主要設(shè)備的激光二極管具有比單片微波集成電路(MMIC)或帶有常規(guī)無線頻率的放大器更差的IM特性。雖然可以通過使用高效率和高功率的激光二極管來改良IM特性，但是高效率和高功率的激光二極管由于其性能而非常昂貴，因此它沒什么用處。而且，制造高效率和高功率的激光二極管存在局限性。尤其是，隨著由服務(wù)公司之間的合并而引起的使用頻帶的增加，以及隨著需要以大功率遠(yuǎn)距離發(fā)送信息，需要用于克服該局限性的措施。另外，隨著移動(dòng)通信服務(wù)用戶的遞增，用于使用中繼器的頻率分配數(shù)量也增加，因此需要更強(qiáng)大的功率被輸入到傳統(tǒng)激光二極管中。由于通常高效率和高功率的激光二極管的3階輸入截取點(diǎn)(IIP3)設(shè)置為28dB，所以隨著輸入增加其IM特性顯著惡化，這影響了整個(gè)系統(tǒng)。因此，目前使用具有滿意效率(例如，電光轉(zhuǎn)換效率)的激光二極管，并且代替阻抗匹配的LC匹配用作激光二極管的輸入匹配以增加效率，或者使用高功率的激光二極管。但是，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到在把上面的方法應(yīng)用到IS-95C和IMT-2000時(shí)存在局限性。
如

圖1所示，傳統(tǒng)光通信設(shè)備包括發(fā)射單元10，傳輸單元20，和接收單元30。提供的發(fā)射單元10用于把將要發(fā)射的電信號(hào)RFin轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD)可以用作光通信設(shè)備中的光發(fā)射裝置。LED使用帶有無序相位的不相干光來完成自然輻射，用于低速傳輸(例如，不大于100Mbps)。LED便宜，可在大范圍的溫度內(nèi)工作，并且具有較長的使用期限。LD使用從半導(dǎo)體的感應(yīng)發(fā)射中產(chǎn)生的相干光。LD具有比LED更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，但是可以用于高速數(shù)據(jù)傳輸(例如，Gbps)。提供的傳輸單元20用于使用光纜來傳送從發(fā)射單元10中輸出的光信號(hào)。傳輸單元20為寬帶傳輸線路，其中，傳輸線用光纖制造，并且通過它，使用波導(dǎo)原理傳送光信號(hào)。由于傳輸單元20利用全反射原理使用光纖，所以光信號(hào)可以傳送到目的地而不丟失。提供的接收單元30用于把通過傳輸單元20接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)。PN光二極管，PIN光二極管，雪崩式光二極管，或者光晶體管都可以用作光通信設(shè)備中的光接收裝置。
可是，正如在這些傳統(tǒng)光通信設(shè)備中的一樣，包含非線性失真成分的信號(hào)通過傳輸單元20發(fā)射給接收單元30，因此傳統(tǒng)光通信設(shè)備不適合要求信息準(zhǔn)確的大多數(shù)的光通信網(wǎng)絡(luò)。為了克服該問題，使用一種預(yù)失真方法和前饋方法，其中，通過預(yù)失真方法，使信號(hào)具有與包含在主信號(hào)中的失真信號(hào)相同的幅值并且具有與失真信號(hào)相反的相位。預(yù)失真方法和前饋方法是設(shè)計(jì)用于減低非線性失真的放大器的方法。常規(guī)預(yù)失真方法的一個(gè)實(shí)施例如圖1A所示，常規(guī)前饋的一個(gè)實(shí)施例如圖1B所示。上述預(yù)失真方法和前饋方法對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是普遍已知的。因此，省略其詳細(xì)說明。在圖1、1A和1B中，參考字符fa和fb表示主信號(hào)分量，而參考字符C、D、E和F表示失真信號(hào)分量。
但是，這種傳統(tǒng)光通信設(shè)備具有下列問題。第一，由于光通信設(shè)備把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)、傳送該光信號(hào)好幾十公里、然后把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所以形成閉環(huán)的前饋方法不能應(yīng)用到光通信設(shè)備中。第二，在預(yù)失真方法中，對(duì)將出現(xiàn)在主信號(hào)中的失真進(jìn)行預(yù)測和測量，自動(dòng)產(chǎn)生高頻。但是，無法以與主信號(hào)相同的方式控制至少第二階的高頻。
因此，需要用于有效消除光發(fā)射器的非線性失真信號(hào)的新技術(shù)。
本發(fā)明的第二目的是提供用于消除光發(fā)射器非線性失真的設(shè)備和方法，其中，使用微處理器把有關(guān)信號(hào)幅值和相位按照溫度變化而變化的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中以便按照溫度變化很好地調(diào)整信號(hào)的幅值和相位，從而可靠地消除由溫度變化而產(chǎn)生的信號(hào)失真。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，提供一種用于消除光發(fā)射器的非線性失真的設(shè)備。該設(shè)備包括輸入匹配單元，用于調(diào)整將要發(fā)射的主信號(hào)的輸入阻抗；第一耦合單元，用于分裂所述主信號(hào)；可變信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生具有與被第一耦合單元分裂的主信號(hào)的恒定比例相對(duì)應(yīng)的幅值和相位的信號(hào)；光發(fā)射器，用于把所述主信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并且發(fā)射光能量；光連接到所述光發(fā)射器的光電檢測器，用于把從光發(fā)射器中發(fā)射的光信號(hào)與包含非線性失真分量的信號(hào)耦合；光連接到所述光發(fā)射器的溫度敏感單元，用于測量所述光發(fā)射器周圍的溫度；連接到所述溫度敏感單元的微處理器，用于接收由所述溫度敏感單元測量的溫度值，從存儲(chǔ)器中提取相應(yīng)于該測量溫度值的幅值和相位變化數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行控制以便糾正從光電檢測器中輸出的耦合信號(hào)；連接到光電檢測器和微處理器的第一增益調(diào)節(jié)器，用于接收來自光電檢測器中的耦合信號(hào)和來自微處理器中的幅值和相位變化數(shù)據(jù)，放大該耦合信號(hào)以便調(diào)整耦合信號(hào)的增益以具有預(yù)定幅度，并且把增益調(diào)整信號(hào)的相位移位180E；連接到可變信號(hào)發(fā)生器和第一增益調(diào)節(jié)器的第三耦合單元，用于把從可變信號(hào)發(fā)生器中輸出的信號(hào)與從第一增益調(diào)節(jié)器中輸出的信號(hào)進(jìn)行合并；連接到第三耦合單元的第二增益調(diào)節(jié)器，用于精細(xì)調(diào)整從第三耦合單元中輸出的信號(hào)的幅值和相位以使得精細(xì)調(diào)整的信號(hào)具有預(yù)定幅度；和連接到輸入匹配單元和第二增益調(diào)節(jié)器的第二耦合單元，用于把從輸入匹配單元中輸出的信號(hào)與從第二增益調(diào)節(jié)器中輸出的信號(hào)進(jìn)行合并并且把合并結(jié)果應(yīng)用到光發(fā)射器。
這里還提供一種用于消除光發(fā)射器非線性失真的方法。該方法包括如下步驟(a)匹配將要被發(fā)射的主信號(hào)的輸入阻抗；(b)分裂所述主信號(hào)并且產(chǎn)生具有與所述主信號(hào)的恒定比例相對(duì)應(yīng)的幅值和相位的信號(hào)；(c)把通過光發(fā)射器應(yīng)用的主信號(hào)與將產(chǎn)生的失真信號(hào)耦合；(d)測量光發(fā)射器周圍的溫度并且把測量溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；(e)提取與在步驟(d)中測量的溫度值相對(duì)應(yīng)的幅值和相位變化數(shù)據(jù)；(f)接收在步驟(c)中產(chǎn)生的耦合信號(hào)和在步驟(e)中提取的相位變化數(shù)據(jù)，放大所述耦合信號(hào)以便調(diào)整所述耦合信號(hào)的增益，從而產(chǎn)生具有預(yù)定幅度的一個(gè)信號(hào)，并且把該增益調(diào)整信號(hào)偏移180E；和(g)把在步驟(b)中產(chǎn)生的信號(hào)與在步驟(f)中產(chǎn)生的信號(hào)合并，精細(xì)調(diào)整由所述合并而來的信號(hào)的相位和幅值，把已經(jīng)精細(xì)調(diào)整了相位和幅值的信號(hào)與由在步驟(a)中匹配而來的信號(hào)進(jìn)行合并，并且把后的合并結(jié)果應(yīng)用到所述光發(fā)射器。
本發(fā)明可以有效應(yīng)用于光通信設(shè)備，其把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于發(fā)射的光信號(hào)并且把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。通常，在使用電光轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換的直接調(diào)制中，通過把電信號(hào)應(yīng)用到激光二極管(LD)而調(diào)制然后通過光纖發(fā)射的信號(hào)在光二極管(PD)中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。這里，由于LD的非線性特性，出現(xiàn)不需要的內(nèi)調(diào)制(IM)。在所有現(xiàn)有的模擬直接調(diào)制中，根據(jù)由于非線性失真引起的LD的特性來確定遍及系統(tǒng)各處的IM。目前在無線通信中商業(yè)化的光中繼器存在這樣的局限性。而且，隨著移動(dòng)電話業(yè)務(wù)的用戶數(shù)量增加以及移動(dòng)電話業(yè)務(wù)公司數(shù)量的增加，可用的頻帶和總的輸入功率增加?？墒?，現(xiàn)有的LD的特性不能滿足上面的情況。因此，可用于IS-95和IMT-2000的光通信設(shè)備需要不包括LD局限性的那些特性。為了解決上述問題，本發(fā)明把功率輸入中的一些耦合到LD。由LD內(nèi)的耦合PD把耦合結(jié)果與包含非線性失真分量的信號(hào)進(jìn)行耦合。將通過把包含非線性失真分量的該耦合信號(hào)的相位移位180E和保持該耦合信號(hào)的幅值所獲得的信號(hào)與該耦合信號(hào)合并，從而消除輸入信號(hào)分量而只剩下其相位與輸入信號(hào)相反的失真信號(hào)。調(diào)整失真信號(hào)的幅值和相位以便產(chǎn)生具有與該失真信號(hào)幅值相同而相位相反的信號(hào)，從而消除光發(fā)射器中的非線性失真。這里，幅值和相位是溫度的函數(shù)，因此使用小型微處理器把按照溫度變化的幅值和相位變化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。通過精細(xì)調(diào)整按照溫度變化的幅值和相位，可以保證與溫度或情況變化相關(guān)的可靠性。
圖1A是常規(guī)預(yù)失真方法的實(shí)施方式的電路圖。
圖1B是常規(guī)前饋方法的實(shí)施方式的電路圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明用于消除光發(fā)射器非線性失真的設(shè)備的框圖。
圖3是如圖2所示設(shè)備的實(shí)施方式的電路圖。
圖4是說明根據(jù)本發(fā)明用于消除光發(fā)射器非線性失真的設(shè)備操作的流程圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明用于消除光發(fā)射器非線性失真的設(shè)備的框圖。該設(shè)備包括第一耦合單元205，可變信號(hào)發(fā)生器210，輸入匹配單元215，第二耦合單元220，光發(fā)射器225，光電檢測器230，溫度敏感單元235，微處理器240，存儲(chǔ)器245，第一增益調(diào)節(jié)器250，第三耦合單元255，第二增益調(diào)節(jié)器260，傳輸單元265，和光接收器270。
本發(fā)明中使用的第一到第三耦合單元206、220和255的每一個(gè)均為分裂電信號(hào)或者合并電信號(hào)的無源裝置。第一耦合單元205作為分裂耦合器實(shí)現(xiàn)。第二和第三耦合單元220和255作為合并耦合器實(shí)現(xiàn)。第一耦合單元205把一個(gè)主信號(hào)分裂成為兩個(gè)信號(hào)?？勺冃盘?hào)發(fā)生器210連接到第一耦合單元205并且產(chǎn)生具有恒定比例(例如，-20dB)的幅值和相位(例如，分量M2和P2)的信號(hào)以便補(bǔ)償(counterbalance)由光電檢測器230檢測的主信號(hào)。在本發(fā)明中，可變信號(hào)發(fā)生器210作為可變線圈實(shí)現(xiàn)以使具有分量M2和P2的信號(hào)可以根據(jù)情況自由改變。輸入匹配單元215連接到第一耦合單元205并且使用50Ω的LC匹配。輸入匹配單元215控制輸入阻抗以便使輸入阻抗(例如，50Ω)與稍后描述的激光二極管(LD)的額定阻抗(例如，5Ω-8Ω)匹配。第二耦合單元220連接到輸入匹配單元215和第二增益調(diào)節(jié)器260。第二耦合單元220把通過輸入匹配單元215發(fā)射的主信號(hào)和具有與經(jīng)第二增益調(diào)節(jié)器260調(diào)整的失真信號(hào)的幅值相同并且具有與該失真信號(hào)相位相反的信號(hào)進(jìn)行合并。
光發(fā)射器225連接到第二耦合單元220。光發(fā)射器225把要被發(fā)射的電信號(hào)RFin轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，把通過由第二耦合單元220執(zhí)行的組合所產(chǎn)生的用于補(bǔ)償失真信號(hào)的失真補(bǔ)償信號(hào)加到該光信號(hào)上，并且發(fā)射近似于主信號(hào)的光信號(hào)。發(fā)光二極管(LED)或LD用作光通信設(shè)備中的光發(fā)射器225。LED和LD的特性如下。
在本發(fā)明中，優(yōu)選使用以高速發(fā)射信息并且適合于遠(yuǎn)距離通信的LD。
光電檢測器230光連接到光發(fā)射器225并且把從光發(fā)射器225中發(fā)射的光信號(hào)與包含非線性失真分量的信號(hào)耦合。在本發(fā)明中，光二極管用作光電檢測器230。光二極管包括以反向偏置模式操作的PN光二極管，通過人為增加耗盡層來接收光信號(hào)的PIN光二極管，和雪崩式光二極管，雪崩式二極管具有優(yōu)良靈敏度并且使用一種由利用雪崩效應(yīng)從光子中產(chǎn)生電子而來的產(chǎn)生新電子的方法。在本發(fā)明中，可以從上面的光二極管中選擇適合于設(shè)計(jì)規(guī)范的一個(gè)并將其用作光電檢測器230。
溫度敏感單元235被連接到光發(fā)射器225并檢測光發(fā)射器225的溫度以便測量相對(duì)于溫度變化的檢測值。在本發(fā)明中，熱敏電阻用作溫度敏感單元235。由于從光發(fā)射器225中發(fā)射的光信號(hào)是溫度的函數(shù)，所以光信號(hào)對(duì)溫度改變非常敏感。因此，需要根據(jù)溫度變化來改變失真補(bǔ)償信號(hào)?；跓崦綦娮璧碾娮杪孰S光發(fā)射器225的溫度變化而變化的特性來使用該熱敏電阻。熱敏電阻連接到分開的串聯(lián)電阻并且使用它電阻中的變化和分開電阻的電壓來計(jì)算溫度電壓。另外，溫度敏感單元235可以是模擬溫度敏感單元或者數(shù)字溫度敏感單元。當(dāng)使用模擬溫度敏感單元(例如，熱敏電阻)，需要提供模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器來把模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用熱敏電阻，因此需要A/D轉(zhuǎn)換器。
微處理器240被連接到溫度敏感單元235。微處理器240接收來自溫度敏感單元235中的測量溫度，從存儲(chǔ)器245中提取相應(yīng)于測量溫度的幅值和相位變化數(shù)據(jù)，并且控制第一增益調(diào)節(jié)器250來糾正從光電檢測器230中輸出的耦合信號(hào)。存儲(chǔ)器245存儲(chǔ)按照溫度變化的幅值和相位變化數(shù)據(jù)。只讀存儲(chǔ)器(ROM)或可電擦洗可編程序只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)可以用作存儲(chǔ)器245。
第一增益調(diào)節(jié)器250被連接到光電檢測器230和微處理器240。第一增益調(diào)節(jié)器250接收來自光電檢測器230中的信號(hào)和來自微處理器240中按照溫度改變的幅值和相位變化數(shù)據(jù)，把該接收信號(hào)放大以控制增益從而使信號(hào)具有預(yù)定幅度，并且把增益控制信號(hào)的相位移位180E。第一增益調(diào)節(jié)器250包括用于調(diào)整信號(hào)增益的放大器和用于移位信號(hào)相位的延遲裝置。如果確定具有不同幅值的信號(hào)使用同一偏移來順次開/關(guān)，則占空比改變波形調(diào)制中的結(jié)果。因此，為了防止從光電檢測器230中收到的信號(hào)波形，需要使用放大器來調(diào)整偏移電壓或者增益系數(shù)。這里有一種利用反饋來調(diào)整偏移電壓或增益系數(shù)的方法。明確地，測量從放大器中輸出的信號(hào)幅值的變化被以便調(diào)整偏移電壓或增益系數(shù)。這里還有利用前饋調(diào)整偏移電壓或增益系數(shù)以便補(bǔ)償由于反饋時(shí)間引起放大器工作速度的局限性的另一種方法。明確地，測量從前置放大器中輸出的信號(hào)幅值以便調(diào)整放大器的偏移電壓。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用前饋的方法來調(diào)整放大器的偏移電壓或增益系數(shù)。
第三耦合單元255連接到可變信號(hào)發(fā)生器210和第一增益調(diào)節(jié)器250。第三耦合單元255把從可變信號(hào)發(fā)生器210中產(chǎn)生的信號(hào)與從第一增益調(diào)節(jié)器250中收到的增益控制和相位偏移信號(hào)進(jìn)行合并從而產(chǎn)生具有與從光電檢測器230中產(chǎn)生的失真信號(hào)幅值相同并且具有與該失真信號(hào)相位相反的信號(hào)。第二增益調(diào)節(jié)器260連接到第三耦合單元255。第二增益調(diào)節(jié)器260調(diào)整從第三耦合單元255中輸出的信號(hào)的幅值和相位以使該信號(hào)具有預(yù)定幅度并且把調(diào)整信號(hào)應(yīng)用到第二耦合單元220。類似于第一增益調(diào)節(jié)器，第二增益調(diào)節(jié)器260包括用于調(diào)整信號(hào)增益的放大器和用于移位信號(hào)相位的延遲設(shè)備。
傳輸單元265光連接到光發(fā)射器225并且把從光發(fā)射器225中發(fā)射的光信號(hào)通過光纖傳送到特定目的地。光纜由比頭發(fā)還細(xì)的玻璃組成并且用具有優(yōu)良的光發(fā)射透明度的石英制成。光纜包括由細(xì)玻璃(具有大折射率)形成的居中的芯線、該芯線周圍的覆層(具有小折射率)、和覆蓋芯線和覆層的外殼。芯線直徑大約為1/1000mm。當(dāng)激光束在光纜的一端輻射時(shí)，該射束在芯線和覆層之間的接口處被連續(xù)并完全地反射，因此射束通過光纜傳遞而不向外發(fā)射。色散特性是光纖有問題的發(fā)射特性。色散特性限制了導(dǎo)致波形擴(kuò)展的發(fā)射信號(hào)帶寬，從而限制信息傳輸容量。色散特性包括顏色射散(chromatic dispersion)和模式色散(mode dispersion)。顏色色散表示由傳播光的波長所導(dǎo)致的玻璃，即光纖材料，的折射率的改變所引起的波形擴(kuò)展。模式色散表示由于在光纖內(nèi)傳播的不同模式中速度不同導(dǎo)致的模式之間干擾所引起的波形擴(kuò)展。模式色散是多模式中的一個(gè)嚴(yán)重問題，但是模式色散可以通過使用梯度折射率類型的光纖使模式色散最小化。
光接收器270光連接到傳輸單元265。光接收器270把通過傳輸單元265接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)并且輸出與原始主信號(hào)相同的信號(hào)RFout。正如圖1中所述，PN光二極管、PIN光二極管、雪崩式二極管、或者光電晶體管可以用作用于光接收器270的光接收裝置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用常規(guī)PN光二極管。
在下文中，將參考附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明用于消除光發(fā)射器非線性失真的設(shè)備和方法的操作。
圖3是如圖2所示設(shè)備的實(shí)施例的電路圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明用于消除光發(fā)射器非線性失真的設(shè)備操作的流程圖。圖3中參考字符 至 表示本發(fā)明主設(shè)備的輸出信號(hào)。在圖2和3中，相同的參考數(shù)字表示相同的構(gòu)件。在圖3中很好地說明了根據(jù)本發(fā)明用于消除光發(fā)射器非線性失真的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。因此，將不再重復(fù)它的描述，但是如圖3所示的設(shè)備將被引用在參考圖4描述的本發(fā)明操作中。
耦合器CP1分裂要發(fā)射的主信號(hào) 并把分裂結(jié)果應(yīng)用到輸入匹配單元(例如，LC匹配電路)和延遲裝置D1。在步驟S405中延遲裝置D1接收被分裂的主信號(hào) 并且產(chǎn)生信號(hào) ，該信號(hào) 具有與主信號(hào) 的恒定比例(-20dB)相對(duì)應(yīng)的幅值和相位。信號(hào) 用于消除來自要糾正的信號(hào)中的主信號(hào)分量fa和fb并且只留下失真分量。在步驟S410中，光二極管PD1通過把失真分量C和D加到主信號(hào)分量fa和fb上來產(chǎn)生信號(hào) 。在這里，信號(hào) 分別具有作為幅值和相位的失真分量C＝2fa-fb和失真分量D＝2fb-fa。在步驟S415中，放大器AMP1相對(duì)于由光二極管PD1產(chǎn)生的信號(hào) 調(diào)整偏移電壓和增益系數(shù)。
同時(shí)，在步驟S420中，熱敏電阻Th測量LD周圍的溫度。由于熱敏電阻Th串聯(lián)連接到分開電阻R，使用熱敏電阻Th的阻抗變化和該分開電阻R的電壓來計(jì)算出相應(yīng)于溫度的電壓。計(jì)算出的相應(yīng)于溫度的電壓在步驟S425中右A/D轉(zhuǎn)換器237轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)應(yīng)用到微處理器240。微處理器240在步驟S430中從存儲(chǔ)器245中提取相應(yīng)于測量溫度D的幅值和相位變化數(shù)據(jù)并且在步驟S435中通過數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器239把該數(shù)據(jù)應(yīng)用到延遲裝置D2。
延遲裝置D2通過根據(jù)通過D/A轉(zhuǎn)換器239接收的幅值和相位變化數(shù)據(jù)把由放大器AMP1控制其增益的那個(gè)信號(hào) 移位180E來產(chǎn)生該信號(hào) 這里，必須調(diào)整包含不良失真分量C和D的信號(hào) 以便使其具有幅值和相位，該幅值與來自分裂的主信號(hào)中由延遲裝置D1產(chǎn)生的信號(hào) 相同，而該相位與信號(hào) 的相位相反。在步驟S445中，耦合器CP3把信號(hào) 和信號(hào) 合并來產(chǎn)生信號(hào) 并且該信號(hào) 的相位和幅值通過放大器AMP2和延遲裝置D3精細(xì)調(diào)整。換言之，因?yàn)樾盘?hào) 的分量fa和fb具有與信號(hào) 的分量fa和fb相同的幅值和相反的相位，所以當(dāng)這兩個(gè)信號(hào) 和 合并時(shí)，只剩下信號(hào) 的分量C和D。信號(hào) 的相位和幅值由放大器AMP2和延遲裝置D3精細(xì)調(diào)整以便把該信號(hào) 轉(zhuǎn)換成為信號(hào) 信號(hào) 轉(zhuǎn)換成信號(hào) 以便更精確可靠地消除失真分量。信號(hào) 與由耦合器CP2匹配的主信號(hào) 結(jié)合從而最終產(chǎn)生信號(hào) 信號(hào)的分量C和D具有與從LD中產(chǎn)生的失真分量相同的幅值和相反的相位。因此，當(dāng)信號(hào) 應(yīng)用到LD時(shí)，失真分量C和D被消除，并且只剩下要發(fā)射的主信號(hào)分量fa和fb。LD把校正的信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并且在步驟S450中將該光信號(hào)輸出到光纜用于傳送。通過光纜傳送的光信號(hào)由光二極管PD2轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，因此在步驟S455中，提取與原始主信號(hào)相同的輸出信號(hào)。上述發(fā)明只是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例而已。本發(fā)明不限于上面的實(shí)施例，而是在由附加權(quán)利要求定義的范圍之內(nèi)可以對(duì)其進(jìn)行各種修改。例如，實(shí)施例中規(guī)定的每一構(gòu)件的形狀和結(jié)構(gòu)可以改變。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，在根據(jù)本發(fā)明用于消除光發(fā)射器非線性失真的設(shè)備和方法中，由溫度和情況變化而產(chǎn)生的失真分量能夠被有效消除。因此，本發(fā)明可以被應(yīng)用到需要高效率和高功率的激光二極管的光發(fā)射器上以使能夠獲得一個(gè)寬廣的動(dòng)態(tài)范圍和滿意的內(nèi)調(diào)制特性。
另外，本發(fā)明可有效用于IS-95用光發(fā)射器、集成型光中繼器和由寬帶產(chǎn)生總功率的增加而限制服務(wù)的IMT-2000中。
權(quán)利要求
1.一種用于消除光發(fā)射器非線性失真的設(shè)備，該設(shè)備包括輸入匹配單元，用于調(diào)整要發(fā)射的主信號(hào)的輸入阻抗；第一耦合單元，用于分裂所述主信號(hào)；可變信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生具有與被第一耦合單元分裂的主信號(hào)的恒定比例相對(duì)應(yīng)的幅值和相位的信號(hào)；光發(fā)射器，用于把所述主信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并且發(fā)射光能量；光連接到所述光發(fā)射器的光電檢測器，用于把從光發(fā)射器中發(fā)射的光信號(hào)與包含非線性失真分量的信號(hào)耦合；光連接到所述光發(fā)射器的溫度敏感單元，用于測量所述光發(fā)射器周圍的溫度；連接到所述溫度敏感單元的微處理器，用于接收由所述溫度敏感單元測量的溫度值，從存儲(chǔ)器中提取相應(yīng)于該測量溫度的幅值和相位變化數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行控制以便糾正從光電檢測器中輸出的耦合信號(hào)；連接到光電檢測器和微處理器的第一增益調(diào)節(jié)器，用于接收來自光電檢測器中的耦合信號(hào)和來自微處理器中的相位變化數(shù)據(jù)，放大該耦合信號(hào)以便調(diào)整耦合信號(hào)的增益來具有預(yù)定幅度，并且把增益調(diào)整信號(hào)的相位移位180E；連接到可變信號(hào)發(fā)生器與第一增益調(diào)節(jié)器的第三耦合單元，用于把從可變信號(hào)發(fā)生器中輸出的信號(hào)與從第一增益調(diào)節(jié)器中輸出的信號(hào)進(jìn)行合并；連接到第三耦合單元的第二增益調(diào)節(jié)器，用于精細(xì)調(diào)整從第三耦合單元中輸出的信號(hào)的幅值和相位以使精細(xì)調(diào)整的信號(hào)具有預(yù)定幅度；和連接到輸入匹配裝置與第二增益調(diào)節(jié)器的第二耦合單元，用于把從輸入匹配裝置中輸出的信號(hào)與從第二增益調(diào)節(jié)器中輸出的信號(hào)進(jìn)行合并并且把合并結(jié)果應(yīng)用到光發(fā)射器。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括光連接到所述光發(fā)射器的傳輸單元，用于使用光纜把從所述光發(fā)射器中發(fā)射的光信號(hào)傳送到目的地；和光連接到所述傳輸單元的光接收器，用于把通過所述傳輸單元傳送的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述輸入匹配單元包括LC匹配電路。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光發(fā)射器包括激光二極管。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述溫度敏感單元包括熱敏電阻和用于把由所述熱敏電阻測量的溫度模擬值轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中第一和第二增益調(diào)節(jié)器的每一個(gè)包括用于調(diào)整輸入信號(hào)增益的放大器和用于移位輸入信號(hào)相位的延遲裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述恒定比例是主信號(hào)的-20dB。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光電檢測器包括光二極管。
9.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述光接收器包括光二極管。
10.一種用于消除光發(fā)射器非線性失真的方法，該方法包括下列步驟(a)匹配要發(fā)射的主信號(hào)的輸入阻抗；(b)分裂所述主信號(hào)并且產(chǎn)生具有與所述主信號(hào)的恒定比例相對(duì)應(yīng)的幅值和相位的信號(hào)；(c)把通過光發(fā)射器應(yīng)用的所述主信號(hào)與要產(chǎn)生的失真信號(hào)耦合；(d)測量所述光發(fā)射器周圍的溫度并且把測量溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；(e)提取與在步驟(d)中測量的溫度值相對(duì)應(yīng)的幅值和相位變化數(shù)據(jù)；(f)接收在步驟(c)中產(chǎn)生的耦合信號(hào)和在步驟(e)中提取的幅值和相位變化數(shù)據(jù)，放大所述耦合信號(hào)以便調(diào)整所述耦合信號(hào)的增益，從而產(chǎn)生具有預(yù)定幅度的信號(hào)，并且把該增益調(diào)整信號(hào)位移180E；和(g)把在步驟(b)中產(chǎn)生的信號(hào)與在步驟(f)中產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行合并，精細(xì)調(diào)整由所述合并而產(chǎn)生的信號(hào)的相位和幅值，把已經(jīng)精細(xì)調(diào)整了相位和幅值的信號(hào)與由在步驟(a)中匹配而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行合并，并且把后一個(gè)合并結(jié)果應(yīng)用到所述光發(fā)射器。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，該方法還包括下列步驟(h)使用光纜把從所述光發(fā)射器中發(fā)射的光信號(hào)傳送到目的地；和(I)把在步驟(h)中傳送的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并且提取輸出信號(hào)。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中在步驟(b)中的所述恒定比例是主信號(hào)的-20dB。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中在步驟(b)中產(chǎn)生的信號(hào)與不包含失真信號(hào)的在步驟(f)中產(chǎn)生的信號(hào)具有相同的幅值和相反的相位。
全文摘要
提供一種用于消除光發(fā)射器非線性失真的設(shè)備和方法。耦合輸入到激光二極管(LD)的一些功率。通過LD內(nèi)的耦合光二極管(PD)把耦合結(jié)果與包含非線性失真分量的信號(hào)進(jìn)行耦合。將通過使包含非線性失真分量的該耦合信號(hào)的相位移位180E并保持該耦合信號(hào)的幅值所獲得的信號(hào)與該耦合信號(hào)合并，從而消除輸入信號(hào)分量而只剩下其相位與輸入信號(hào)的相位相反的失真信號(hào)。調(diào)整失真信號(hào)的幅值和相位以便產(chǎn)生具有與該失真信號(hào)幅值相同而相位相反的信號(hào)，從而消除光發(fā)射器中的非線性失真。在這里，幅值和相位是溫度的函數(shù)，因此使用微處理器把按照溫度改變的幅值和相位變化數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中。通過精細(xì)調(diào)整按照溫度變化的幅值和相位，可以保證與溫度或情況變化相關(guān)的可靠性。因此，該設(shè)備和方法可以被應(yīng)用到需要高效率和高功率的激光二極管的光發(fā)射器上以使能夠獲得寬廣的動(dòng)態(tài)范圍和滿意的內(nèi)調(diào)制特性。
文檔編號(hào)H04B10/58GK1397114SQ01804319
公開日2003年2月12日 申請(qǐng)日期2001年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月30日
發(fā)明者林孝澤 申請(qǐng)人:愛普電信有限公司