專利名稱：具有可調(diào)陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波光子學領(lǐng)域，更具體的說是一種具有可調(diào)諧陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器。
背景技術(shù)：
相對于傳統(tǒng)的窄帶通信，超寬帶(UWB =Ultra-Wideband)技術(shù)具有諸多的優(yōu)異性能，如低功率消耗、抗干擾、抗多徑衰落、高分辨率、強穿透性探測性能等。2002年2月， 美國聯(lián)邦通信委員會(FCC Federal Communications Commission)通過了一項認可超寬帶技術(shù)用于民用用途的最終規(guī)定。而作為超寬帶通信機制之一的混沌超寬帶無線通信系統(tǒng)已經(jīng)成為IEEE802. 15. 4a通信標準的物理層方案的候選者之一。在此類系統(tǒng)中，混沌源輸出的脈沖輪廓特殊的混沌脈沖兼具超寬頻帶及類噪聲的特點，致使混沌超寬帶通信在高速率抗干擾的無線信號傳輸方面獨具優(yōu)勢。然而由于電子瓶頸的限制在電域產(chǎn)生速率更高帶寬更大的混沌脈沖極為困難，這大大限制了此通信機制在實際中的大范圍應用。另外，由于頻譜掩蔽的限制，超寬帶無線電傳輸距離過短也同樣困擾著混沌超寬帶通信機制。 為了克服超寬帶無線電信號的這一傳輸距離限制，近年來人們提出了光載超寬帶無線電 (UWB-over-fiber)的概念，即利用光纖傳輸超寬帶無線電信號。在上述背景下，利用光學方法產(chǎn)生混沌超寬帶無線電信號被廣泛關(guān)注。雖然利用光反饋，光注入半導體激光器非線性動態(tài)特性以及光纖布里淵散射效應等方法產(chǎn)生混沌微波信號已經(jīng)被報道，但該類方法中對產(chǎn)生的混沌信號的頻譜難于控制。由于此原因，產(chǎn)生的混沌微波信號與傳統(tǒng)窄帶微波通信系統(tǒng)由于頻譜重疊引發(fā)的干擾問題無法得到有效的解決。為了避免上述的UWB系統(tǒng)與WLAN 系統(tǒng)之間的共存問題，人們設計了一系列的擁有5-GHz陷波特性的特殊結(jié)構(gòu)的UWB濾波器和天線。然而，此類天線或濾波器固定的陷波位置使得它無法避免UWB系統(tǒng)與除WLAN系統(tǒng)以外的其他窄帶通信系統(tǒng)的干擾。另一個完美的解決方案為感知超寬帶無線電技術(shù)，然而此技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵問題在于生成動態(tài)譜形控制的UWB信號。受限于電子瓶頸，目前的模數(shù) /數(shù)模轉(zhuǎn)換器的速度無法為生成動態(tài)譜形控制的UWB信號提供技術(shù)支持。綜上所述，為了解決上述面臨的技術(shù)瓶頸，為光載無線電技術(shù)與感知無線電技術(shù)的技術(shù)融合、性能提升提供可能，并將混沌超寬帶通信機制最終嫁接于感知超寬帶光載無線電體統(tǒng)之中，發(fā)揮其自身優(yōu)勢，目前迫切需要一種頻譜符合美國通信聯(lián)邦委員會的輻射掩膜規(guī)定、具有可調(diào)諧陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號的發(fā)生器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種具有可調(diào)陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器，其可解決現(xiàn)有混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器輸出信號譜形難于控制、頻譜不滿足美國通信聯(lián)邦委員會的輻射掩膜規(guī)定以及難于實現(xiàn)特定頻帶陷波的技術(shù)問題。本發(fā)明的一種具有可調(diào)陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器，包括一連續(xù)光半導體激光器；
—第一偏振控制器，其一端與連續(xù)光半導體激光器的輸出端連接；一光偏振調(diào)制器，其端口 I與第一偏振控制器的另一端連接；一第二偏振控制器，其一端與光偏振調(diào)制器的端口 2連接；—光放大器，其輸入端與第二偏振控制器的另一端連接；—偏振分束器，其端口 I與光放大器的輸出端連接；一可調(diào)光衰減器，其輸入端與偏振分束器的端口 3連接；一可調(diào)光延遲線，其一端與偏振分束器的端口 2連接；一光耦合器，其端口 I與可調(diào)光延遲線的另一端連接，其端口 2與可調(diào)光衰減器的輸出端連接；一光電探測器，其光端口 I與光耦合器的端口 3連接；一增益可調(diào)電放大器，其輸入端與光電探測器的電端口 2連接；一功分器，其端口 I與增益可調(diào)電放大器的輸出端連接，其端口 2為該混沌超寬帶微波信號發(fā)生器的電輸出端口，其端口 3與光偏振調(diào)制器的端口 3連接；一光強度調(diào)制器，其端口 I與光耦合器的端口 4連接，其端口 3是該混沌超寬帶微波信號發(fā)生器的光輸出端口 ；一電信號源，其輸出端與光強度調(diào)制器的端口 2連接。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果該基于光電振蕩環(huán)的混沌超寬帶無線電信號發(fā)生器產(chǎn)生脈沖超寬帶無線電信號的陷波的有無及位置可實現(xiàn)任意可調(diào)。該基于光電振蕩環(huán)的混沌超寬帶無線電信號發(fā)生器產(chǎn)生脈沖超寬帶無線電信號的陷波的深度可實現(xiàn)任意可調(diào)。


為了進一步說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和特征，以下結(jié)合實例及附圖對本發(fā)明做進一步的說明，其中圖I是具有可調(diào)陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是二抽頭負系數(shù)微波光子濾波器等效圖及頻譜響應圖；圖3是具有可調(diào)陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器產(chǎn)生的無線電信號頻譜圖。
具體實施例方式請參閱圖I所示，一種具有可調(diào)陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器， 包括一連續(xù)光半導體激光器a，用于提供通信波段連續(xù)信號光；—第一偏振控制器b,其一端與連續(xù)光半導體激光器a的輸出端連接,用于控制信號光的偏振態(tài)；—光偏振調(diào)制器c,其端口 I與第一偏振控制器b的另一端連接,用于實現(xiàn)對信號光的偏振調(diào)制，第一偏振控制器b在控制連續(xù)光的偏振態(tài)時,其輸出的連續(xù)光為線偏振光, 并且偏振方向與光偏振調(diào)制器c端面內(nèi)的X-軸成45度，以符合光偏振調(diào)制器c調(diào)制光信號的要求，實現(xiàn)對信號光最大的調(diào)制深度；一第二偏振控制器d，其一端與光偏振調(diào)制器c的端口 2連接，用于控制經(jīng)光偏振調(diào)制器c輸出的信號光的偏振態(tài),即調(diào)節(jié)信號光的X-軸線偏振光分量與Y-軸偏振光分量初始相差；—光放大器e,其輸入端與第二偏振控制器d的另一端連接,是半導體光放大器， 或摻鉺光纖放大器，用于放大進入信號光，補償光偏振調(diào)制器c引入的插入損耗；—偏振分束器f，其端口 I與光放大器e的輸出端連接,用于實現(xiàn)信號光偏振到強度調(diào)制轉(zhuǎn)化，光偏振調(diào)制器c端面內(nèi)的X-軸與偏振分束器f端口 2的主軸一致；一可調(diào)光衰減器g，其輸入端與偏振分束器f的端口 3連接，用于調(diào)節(jié)偏振分束器 3端口輸出的Y-軸偏振光分量的強度；一可調(diào)光延遲線h，其一端與偏振分束器f的端口 2連接，用于調(diào)節(jié)偏振分束器2 端口輸出的X-軸偏振光分量與3端口輸出的Y-軸偏振光分量之間的相對延遲時間；一光耦合器i，其端口 I與可調(diào)光延遲線h的另一端連接，其端口 2與可調(diào)光衰減器g的輸出端連接；一光電探測器j，其光端口 I與光耦合器i的端口 3連接；一增益可調(diào)電放大器k，其輸入端與光電探測器j的電端口 2連接，用于放大反饋環(huán)內(nèi)以多種模式振蕩的能量，當其提供的增益量大于開環(huán)增益時，該混沌超寬帶微波信號發(fā)生器實現(xiàn)自洽振蕩的混沌輸出，增益可調(diào)電放大器k輸出混沌電信號峰峰值引起連續(xù)光的X-軸與Y-軸方向的線偏振光分量的最大相對相移小于H，以保證偏振到強度的轉(zhuǎn)換在其響應曲線的線性區(qū)域完成；一功分器1，其端口 I與增益可調(diào)電放大器k的輸出端連接，其端口 2為該混沌超寬帶微波信號發(fā)生器的電輸出端口，其端口 3與光偏振調(diào)制器的端口 3連接；一光強度調(diào)制器m，其端口 I與光耦合器i的端口 4連接，其端口 3是該混沌超寬帶微波信號發(fā)生器的光輸出端口；—電信號源η,其輸出端與光強度調(diào)制器m的端口 2連接,用于對生成的混沛光加
載信號。在上述混沌超寬帶微波信號發(fā)生器中，光偏振調(diào)制器C，偏振控制器d，光放大器 e，偏振分束器f，可調(diào)光衰減器g，可調(diào)光延遲線h，以及光耦合器共同構(gòu)成一個二抽頭負系數(shù)微波光子濾波器，等效示意圖如圖2a所示，濾波效果圖如圖2b所示。從圖2b可以看出， 微波光子濾波器的陷波位置與兩路信號的延遲時間相對應，陷波位置數(shù)值與相對的延遲時間的倒數(shù)值及其整數(shù)倍相等，當兩路信號相對延遲時間變化時，微波光子濾波器的濾波位置將發(fā)生變化，因此，通過改變可調(diào)光延遲線h提供的延時時間即可產(chǎn)生頻譜陷波位置可調(diào)的混沌超寬帶無線電信號。同時，微波光子濾波器的陷波程度由兩路信號的功率比值決定，當功率比值為I時，微波光子濾波器的陷波位置的深度越大，因此，通過改變可調(diào)光衰減器g提供的衰減量即可產(chǎn)生頻譜陷波深度可調(diào)的混沌超寬帶無線電信號?；诖斯δ?， 當延遲時間設定為200ps，兩路信號功率比設定為I時，生成的UWB頻譜如圖3a所示，可見生成信號低頻位置被抑制，信號能量基本落入聯(lián)邦通信委員會的頻譜掩蔽之內(nèi)，當延遲時間設定為lOOps，兩路信號功率比設定為I時，生成的UWB頻譜如圖3b所示，可見在5-GHz 位置，混沌信號發(fā)生陷波。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有可調(diào)陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器，包括一連續(xù)光半導體激光器；一第一偏振控制器，其一端與連續(xù)光半導體激光器的輸出端連接；一光偏振調(diào)制器，其端口 I與第一偏振控制器的另一端連接；一第二偏振控制器，其一端與光偏振調(diào)制器的端口 2連接；一光放大器，其輸入端與第二偏振控制器的另一端連接；一偏振分束器，其端口 I與光放大器的輸出端連接；一可調(diào)光衰減器，其輸入端與偏振分束器的端口 3連接；一可調(diào)光延遲線，其一端與偏振分束器的端口 2連接；一光耦合器，其端口 I與可調(diào)光延遲線的另一端連接，其端口 2與可調(diào)光衰減器的輸出端連接；一光電探測器，其光端口 I與光耦合器的端口 3連接；一增益可調(diào)電放大器，其輸入端與光電探測器的電端口 2連接；一功分器，其端口 I與增益可調(diào)電放大器的輸出端連接，其端口 2為該混沌超寬帶微波信號發(fā)生器的電輸出端口，其端口 3與光偏振調(diào)制器的端口 3連接；一光強度調(diào)制器，其端口 I與光耦合器的端口 4連接，其端口 3是該混沌超寬帶微波信號發(fā)生器的光輸出端口；一電信號源，其輸出端與光強度調(diào)制器的端口 2連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有可調(diào)陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器，其中光偏振調(diào)制器端面內(nèi)的X-軸與Y-軸與偏振分束器端口 2的主軸一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有可調(diào)陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器，其中第一偏振控制器在控制連續(xù)光的偏振態(tài)時，其輸出的連續(xù)光為線偏振光，并且偏振方向與光偏振調(diào)制器端面內(nèi)的X-軸成45度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有可調(diào)陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器，其中增益可調(diào)的電放大器，其輸出混沌電信號峰峰值引起連續(xù)光的X-軸方向的線偏振光分量的最大相對相移小于31。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有可調(diào)陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器，其中的可調(diào)光延遲線，通過改變其提供的延時時間即可產(chǎn)生頻譜陷波位置可調(diào)的混沌超寬帶無線電信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有可調(diào)陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器，其中可調(diào)光衰減器，通過改變其提供的衰減量即可產(chǎn)生頻譜陷波深度可調(diào)的混沌超寬帶無線電信號。
全文摘要
一種具有可調(diào)陷波特性的混沌光載超寬帶無線電信號發(fā)生器，包括連續(xù)光半導體激光器和與之連接的第一偏振控制器、光偏振調(diào)制器、第二偏振控制器、光放大器、偏振分束器、可調(diào)光衰減器、可調(diào)光延遲線、光耦合器、光電探測器、增益可調(diào)電放大器、功分器、光強度調(diào)制器、電信號源。本發(fā)明的該基于光電振蕩環(huán)的混沌超寬帶無線電信號發(fā)生器產(chǎn)生脈沖超寬帶無線電信號的陷波的有無及位置可實現(xiàn)任意可調(diào)。該基于光電振蕩環(huán)的混沌超寬帶無線電信號發(fā)生器產(chǎn)生脈沖超寬帶無線電信號的陷波的深度可實現(xiàn)任意可調(diào)。
文檔編號H04B10/12GK102594399SQ20121002908
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者劉建國, 王禮賢, 祝寧華, 鄭建宇 申請人:中國科學院半導體研究所