基于雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的多波段超寬帶射頻信號(hào)的產(chǎn)生方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種通信領(lǐng)域的基于雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的多波段超寬帶射頻信號(hào)的產(chǎn)生方法，通過(guò)在雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的兩個(gè)相位調(diào)制器上分別加載含有不同長(zhǎng)度元序列的高斯脈沖串，然后分別調(diào)節(jié)兩個(gè)高斯脈沖串信號(hào)的幅度和相對(duì)相移，使得經(jīng)過(guò)偏振控制器輸出的橫電模光信號(hào)經(jīng)由雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器產(chǎn)生多波段超寬帶射頻信號(hào)；本發(fā)明使得經(jīng)過(guò)偏振控制器的橫電模由雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器產(chǎn)生靈活的多波段超寬帶射頻信號(hào)，因此大大降低了靈活UWB脈沖信號(hào)產(chǎn)生裝置的復(fù)雜程度，實(shí)現(xiàn)了低成本且簡(jiǎn)單靈活的MB‐UWB脈沖信號(hào)產(chǎn)生。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的多波段超寬帶射頻信號(hào)的產(chǎn)生方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種通信領(lǐng)域的方法及裝置，具體是一種通過(guò)雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器(DDMZM, Dual-Drive Mach Zehnder Modulator,也稱(chēng)作雙驅(qū)動(dòng)馬赫曾德調(diào)制器)得到多波段的超寬帶(Multiband - Ultra wideband, MB - UffB)射頻無(wú)線信號(hào)的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]UWB超寬帶信號(hào)作為一種有效的無(wú)線傳輸技術(shù)，不僅可以與現(xiàn)有的無(wú)線技術(shù)同時(shí)，而且可以降低系統(tǒng)的發(fā)射功率，因此被廣泛的進(jìn)行研究。
[0003]無(wú)線系統(tǒng)中的UWB信號(hào)主要分為兩類(lèi):脈沖形式的UWB信號(hào)(UWB pulse)，這種信號(hào)通過(guò)離散的脈沖信號(hào)來(lái)傳遞相應(yīng)的信號(hào)，電信號(hào)的傳輸帶寬帶在3.1GHz到10.6GHz之間，因此產(chǎn)生的超寬帶信號(hào)有很高的帶寬，全部處于同樣一個(gè)電波長(zhǎng)上；另外一種是多波段的UWB信號(hào)(Multiband UWB, MB - UffB)，通過(guò)在UWB傳輸電波段的范圍內(nèi)的多個(gè)波長(zhǎng)載有頻率高于500MHz的多個(gè)UWB信號(hào)構(gòu)成，這種信號(hào)每個(gè)電信號(hào)上的波長(zhǎng)較小，因此可以有效的提升系統(tǒng)傳輸信號(hào)的靈活度和降低數(shù)據(jù)的粒度，同時(shí)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的電帶寬需求明顯降低，有更廣泛的應(yīng)用前景。由于MB -UffB信號(hào)的傳輸距離較短只有幾米或者十幾米，通過(guò)光子學(xué)的技術(shù)產(chǎn)生并傳輸MB-UWB信號(hào)的技術(shù)被提出，UWBoF(UWB over fiber)技術(shù)通過(guò)光子學(xué)的技術(shù)產(chǎn)生和傳輸MB-UWB信號(hào)，可以有效克服傳輸距離的限制，在接收端通過(guò)光電探測(cè)將MB - UffB信號(hào)轉(zhuǎn)換到電域。因此通過(guò)光子學(xué)的技術(shù)產(chǎn)生MB - UffB信號(hào)是十分有意義的。
[0004]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn),2008年OSA Optics Express,第16卷10期的論文:Hongwei Chen, Tiliang Wang, Mo Li, Minghua Chen, and Shizhong Xie, “Opticallytunab I emu 11 iband UffB pulse generation”清華大學(xué)大學(xué)的謝世忠等人提出，將PPG(時(shí)序脈沖發(fā)生器，Pulse Pattern Generator)產(chǎn)生的低重復(fù)率的1010脈沖串通過(guò)級(jí)聯(lián)的相位調(diào)制器，然后將輸出的信號(hào)進(jìn)入偏振相干的光纖，在輸出端由于兩個(gè)偏振分量上的傳輸函數(shù)不同，導(dǎo)致形成向上和向下的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)合理的調(diào)節(jié)可以得到低速帶寬為500MHz的多波段UWB信號(hào)中的一個(gè)。但該技術(shù)產(chǎn)生過(guò)程過(guò)于復(fù)雜需要級(jí)聯(lián)調(diào)制器，保偏光纖傳輸?shù)榷鄠€(gè)器件。
[0005]進(jìn)一步檢索發(fā)現(xiàn)，2014年發(fā)表的 IEEE Photonics Technology Letter,第 26 卷 2期的論文:Manuel Rius, Mario Bolea, Jose Mora, Beatriz Ortega, and JoseCapmany, iiMultiband -UffBsignals generation based on incoherent microwave photonic filters，，，西班牙瓦倫西亞理工的JoMCapmany課題組提出了寬譜光源經(jīng)過(guò)陣列波導(dǎo)光柵得到多個(gè)波長(zhǎng)，其中奇數(shù)和偶數(shù)波長(zhǎng)分別進(jìn)行脈沖強(qiáng)度的正向調(diào)制和反向調(diào)制，在每個(gè)波長(zhǎng)上面得到相應(yīng)的帶脈沖信號(hào)，在經(jīng)過(guò)光纖的色散作用可以得不同電中心載波的輸出MB -UffB信號(hào)。然而系統(tǒng)有相當(dāng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，從而使產(chǎn)生過(guò)程的成本過(guò)高。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的多波段超寬帶射頻信號(hào)的產(chǎn)生方法及裝置，將同樣的數(shù)據(jù)延遲一個(gè)比特分別加載到DDMZM的兩臂上，從而得到相應(yīng)的MB - UWB信號(hào)，通過(guò)改變序列中脈沖信號(hào)的重復(fù)率和脈沖中元序列數(shù)據(jù)重復(fù)的多少可以可變產(chǎn)生的MB -UffB信號(hào)的中心波長(zhǎng)和帶寬，同時(shí)大大減小了系統(tǒng)的復(fù)雜度。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明涉及一種基于雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的多波段超寬帶射頻信號(hào)的產(chǎn)生方法，在雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的兩個(gè)相位調(diào)制器上分別加載含有不同長(zhǎng)度元序列的高斯脈沖串，然后分別調(diào)節(jié)兩個(gè)高斯脈沖串信號(hào)的幅度和相對(duì)相移，使得經(jīng)過(guò)偏振控制器輸出的橫電模(TE模式，即電矢量與傳播方向垂直)光信號(hào)經(jīng)由雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器產(chǎn)生多波段超寬帶射頻信號(hào)。
[0009]所述的含有不同長(zhǎng)度元序列的高斯脈沖串之間的時(shí)延為I個(gè)比特。
[0010]所述的相對(duì)相移是指:通過(guò)偏置電壓控制兩個(gè)高斯脈沖串信號(hào)之間的相移。
[0011]所述的元序列是指一個(gè)2bit的二進(jìn)制序列，優(yōu)選為10。
[0012]所述的高斯脈沖串信號(hào)是指:波特率為6.5Gb/s - 14Gb/s，幀長(zhǎng)為128bit，并且在固定位置設(shè)有8、12、16或20個(gè)重復(fù)的元序列。
[0013]所述的固定位置優(yōu)選為信號(hào)的起始位置。
[0014]所述的相對(duì)時(shí)延通過(guò)移相器來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體是通過(guò)調(diào)節(jié)輸入到兩個(gè)射頻端的高斯脈沖串之間的相對(duì)時(shí)間時(shí)延。
[0015]所述的雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器包括兩個(gè)分別獨(dú)立調(diào)制的相位調(diào)制器(PM，PhaseModulator)，兩個(gè)相位調(diào)制器基于不同大小、相對(duì)位置以及類(lèi)型的電信號(hào)(如高斯脈沖信號(hào))進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)施加于雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的偏置電壓控制兩個(gè)相位調(diào)制器輸出光信號(hào)之間的相對(duì)相移，從而使兩個(gè)相位調(diào)制的光信號(hào)在輸出端口進(jìn)行相干干涉，得到多個(gè)不同波段的MB - UffB信號(hào)，同時(shí)調(diào)節(jié)元序列重復(fù)的數(shù)目，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)波段數(shù)據(jù)帶寬的控制。
[0016]所述的多波段超寬帶射頻信號(hào)是指:中心波長(zhǎng)在3.1 - 10.6GHz之間帶寬大于500Mhz的脈沖信號(hào)。
[0017]所述的超寬帶射頻信號(hào)是指:L=I exp(7>M) + exp(^￡^l))，其中:E(Mt
為雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器輸出的光場(chǎng)，Ein為輸入信號(hào)的光場(chǎng)，Nn為相位調(diào)制器的半波電壓，Vd。為相位調(diào)制器的偏置電壓，輸入到調(diào)制器兩端的信號(hào)均為S(t)，τ為兩個(gè)脈沖信號(hào)之間的相對(duì)時(shí)延，當(dāng)信號(hào)在DDMZM輸出端干涉后可以得到該光場(chǎng)Etjut的直流分量為:
^ jcos|.^[5(0 + Frfc --r)]JJ，其中:Vdc為直流偏置電壓，用于控制兩路光信號(hào)之間
的相對(duì)相位差。
[0018]通過(guò)調(diào)節(jié)時(shí)序脈沖發(fā)生器輸出的信號(hào)波特率，產(chǎn)生的MB - UffB信號(hào)的中心波長(zhǎng)會(huì)隨之改變，同時(shí)通過(guò)改變?cè)蛄性诿總€(gè)128bit序列中占有的數(shù)目，可以有效的調(diào)節(jié)產(chǎn)生信號(hào)的電帶寬。
[0019]所述的時(shí)序脈沖發(fā)生器的輸出信號(hào)的最大`幅度為2.5V。
[0020]本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置，包括:偏振控制器、雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器、時(shí)序脈沖發(fā)生器、電時(shí)延線和直流偏置，其中:雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的信號(hào)輸入端與偏振控制器相連并接收橫電模光信號(hào)，時(shí)序脈沖發(fā)生器的第一輸出端依次串聯(lián)電時(shí)延線、直流偏置并與雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的第一射頻端相連并傳輸含有元序列的高斯脈沖串，時(shí)序脈沖發(fā)生器的第二輸出端和雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的第二射頻端相連并傳輸含有不同長(zhǎng)度元序列的高斯脈沖串。
技術(shù)效果
[0021]本發(fā)明通過(guò)單個(gè)雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器實(shí)現(xiàn)了可調(diào)節(jié)MB - UWB信號(hào)的產(chǎn)生，大大減少了產(chǎn)生信號(hào)過(guò)程的復(fù)雜度，并且提高了靈活性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器結(jié)構(gòu)的示意簡(jiǎn)圖。
[0023]圖2為產(chǎn)生不同MB - UffB超寬帶信號(hào)的原理示意圖；
[0024]圖3為實(shí)施例1的流程示意圖。
[0025]圖4為實(shí)施例中的當(dāng)PPG輸出信號(hào)的波特率的情況下，產(chǎn)生的MB - UWB超寬帶信號(hào)中心波長(zhǎng)隨之改變的情況；
[0026]圖5為實(shí)施例中的當(dāng)PPG輸出信號(hào)的128bit序列中元序列的數(shù)目改變的情況下，產(chǎn)生的MB - UffB超寬帶信號(hào)帶寬隨之改變的情況；
[0027]圖中:光源1、偏振控制器2、雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器3、時(shí)序脈沖發(fā)生器4、電時(shí)延線5、第一射頻放大器6、第二射頻放大器7、直流偏置電壓8、高速光電探測(cè)器9、用于檢測(cè)的電譜儀10和不波器11、電分路器12。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0029]本實(shí)施例如圖3所述，通過(guò)時(shí)序脈沖發(fā)生器4產(chǎn)生的序列長(zhǎng)度為128bit的序列，其中含有數(shù)據(jù)率可變的連續(xù)元序列然后通過(guò)電分路器12分為兩路，分別放大加載到雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器3的兩個(gè)射頻端，其中:信號(hào)的相對(duì)位置通過(guò)電的時(shí)延線5控制，使信號(hào)間的延遲為I個(gè)比特周期。通過(guò)控制各個(gè)參數(shù)，輸出信號(hào)干涉得到UWB脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)示波器11和電譜儀10分別可以得到相應(yīng)的信號(hào)波形和電譜。
[0030]所述的信號(hào)分路器，將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)序列分成能量相同，含有同樣數(shù)據(jù)的兩個(gè)信號(hào)。
[0031]如圖1所述的雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器3由兩個(gè)可以分別獨(dú)立調(diào)制的相位調(diào)制器3構(gòu)成，半波電壓為4V左右，兩個(gè)相位調(diào)制器3可以用不同大小，幅度和類(lèi)型的信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)調(diào)制，同時(shí)通過(guò)控制雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器3的偏置電壓8可以有效的控制兩個(gè)相位調(diào)制器3輸出光信號(hào)之間的相對(duì)相移，從而使兩個(gè)相位調(diào)制的光信號(hào)在輸出端口進(jìn)行相干干涉，得到靈活可變的MB - UffB脈沖信號(hào)。
[0032]所述的高斯脈沖信號(hào)是由時(shí)序脈沖發(fā)生器4產(chǎn)生的信號(hào)序列，時(shí)序脈沖發(fā)生器4的輸出速率為由6.5Gb/s - 14Gb/s,同時(shí)信號(hào)的序列為前面所述的128bit長(zhǎng)度，其中含有8 - 20個(gè)連續(xù)的兀序列。同時(shí)輸出信號(hào)的最大幅度為2.5V。[0033]本實(shí)施例中涉及的實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置，包括:偏振控制器2、雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器3、時(shí)序脈沖發(fā)生器4、電時(shí)延線5、第一射頻放大器6以及直流偏置8，其中:雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器3的信號(hào)輸入端與偏振控制器2相連,時(shí)序脈沖發(fā)生器4的兩個(gè)輸出端中，第一輸出端依次經(jīng)電時(shí)延線5、第一射頻放大器6和直流偏置8與雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器3的第一射頻端相連，第二輸出端經(jīng)第二第一射頻放大器6和雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器3的第二射頻端相連。
[0034]所述的偏振控制器2控制進(jìn)入雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器3的光信號(hào)的偏振態(tài)，使橫電模進(jìn)入雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器，從而使TE模式進(jìn)入調(diào)制器得到最大的輸出的光信號(hào)。
[0035]所述的光源I發(fā)出來(lái)的光信號(hào)經(jīng)過(guò)偏振控制器2 (PC)得到相應(yīng)的TE模式，然后進(jìn)入雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器3。兩個(gè)高斯脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)不同的放大和時(shí)延控制加載到雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器3的兩個(gè)射頻端口，通過(guò)控制信號(hào)的幅度，相對(duì)位置和調(diào)制器3的偏置電壓8，不同的UWB超寬帶信號(hào)可以在輸出端經(jīng)過(guò)H)進(jìn)行檢測(cè)得到。
[0036]所述的第一射頻放大器6將高斯脈沖信號(hào)從小幅度放大到需要的信號(hào)幅度，通過(guò)射頻電路來(lái)放大相應(yīng)的高斯脈沖信號(hào)，其增益為20dB。
[0037]所述的信號(hào)時(shí)間延遲主要通過(guò)電域的移相器來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體是通過(guò)調(diào)節(jié)射頻信號(hào)的傳輸距離來(lái)得到兩路信號(hào)間的相對(duì)時(shí)延，最多可延遲200ps，根據(jù)不同的波特率，需要將信號(hào)的時(shí)間延遲調(diào)整到相應(yīng)的I個(gè)比特。
[0038]所述的偏振控制器2控制進(jìn)入雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器3的光信號(hào)的偏振態(tài)，使橫電模(TE)可以進(jìn)入調(diào)制器3，從而使輸出的光信號(hào)最大。
[0039]如圖2和圖3所示，雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器3的射頻端分別接收兩個(gè)放大后的高斯脈沖信號(hào)Vl(t)=S(t)和％(0=5(卜0，其中:s(t)為前面提到的序列長(zhǎng)度為128比特，含有可變連續(xù)元序列的序列，τ為信號(hào)的相對(duì)時(shí)延。
[0040]雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器3的輸出信號(hào)廣場(chǎng)為
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的多波段超寬帶射頻信號(hào)的產(chǎn)生方法，其特征在于，在雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的兩個(gè)相位調(diào)制器上分別加載含有不同長(zhǎng)度元序列的高斯脈沖串，然后分別調(diào)節(jié)兩個(gè)高斯脈沖串信號(hào)的幅度和相對(duì)相移，使得經(jīng)過(guò)偏振控制器輸出的橫電模光信號(hào)經(jīng)由雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器產(chǎn)生多波段超寬帶射頻信號(hào)； 所述的含有不同長(zhǎng)度元序列的高斯脈沖串之間的時(shí)延為I個(gè)比特； 所述的相對(duì)相移是指:通過(guò)偏置電壓控制兩個(gè)高斯脈沖串信號(hào)之間的相移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的元序列是指一個(gè)2bit的二進(jìn)制序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的元序列為10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的高斯脈沖串信號(hào)是指:波特率為6.5Gb/s - 14Gb/s，幀長(zhǎng)為12813^，并且在固定位置設(shè)有8、12、16或20個(gè)重復(fù)的元序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是，所述的固定位置為信號(hào)的起始位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的多波段超寬帶射頻信號(hào)是指:中心波長(zhǎng)在3.1 - 10.6GHz之間帶寬大于500Mhz的脈沖信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的超寬帶射頻信號(hào)是指:
8.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1~7中任一所述方法的裝置，其特征在于，包括:偏振控制器、雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器、時(shí)序脈沖發(fā)生器、電時(shí)延線和直流偏置，其中:雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的信號(hào)輸入端與偏振控制器相連并接收橫電模光信號(hào)，時(shí)序脈沖發(fā)生器的第一輸出端依次串聯(lián)電時(shí)延線、直流偏置并與雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的第一射頻端相連并傳輸含有元序列的高斯脈沖串，時(shí)序脈沖發(fā)生器的第二輸出端和雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的第二射頻端相連并傳輸含有不同長(zhǎng)度元序列的1?斯脈沖串。
【文檔編號(hào)】H04B1/7176GK103873110SQ201410129190
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】曹攀, 胡小鋒, 蔣黎鵬, 吳佳旸, 蘇翼凱 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)