本發(fā)明涉及光通信和微波，主要涉及利用光學技術實現射頻信號的線性傳輸。

背景技術：

1、隨著如今通信系統(tǒng)頻段的不斷擴展以及數據速率和用戶數量的持續(xù)提高，以同軸電纜為媒介傳輸信號的通信方式方式由于高頻損耗大，重量重等弊端，已無法應對遠距離、大容量的傳輸需求。光載射頻通信系統(tǒng)通過將射頻信號調制到光載波上的方式實現通信，不僅具有大帶寬，低損耗和抗電磁干擾的優(yōu)點，還可以實現多路復用，實現低成本，大容量的信號傳輸。

2、強度調制-直接檢測鏈路憑借結構簡單，成本低廉的優(yōu)勢在短距離光載射頻通信系統(tǒng)中得以廣泛應用，然而，該鏈路中強度調制器固有的非線性導致最終恢復出的射頻信號出現非線性失真，降低鏈路的無雜散動態(tài)范圍。并且強度調制-直接檢測鏈路中來自摻鉺光纖放大器的自發(fā)輻射噪聲將進一步惡化鏈路性能。相較于強度調制-直接檢測鏈路，相位調制-數字相干檢測鏈路具有高線性度、高靈敏度、支持多維度調制以及易于和波分復用系統(tǒng)相融合的優(yōu)點。然而該鏈路的接收端由一個90°光混頻器，兩個平衡探測器組成，導致鏈路結構復雜、成本較高，難以用于短距離光載射頻通信系統(tǒng)中。

3、所述90°光混頻器是一種光移相器，其兩個輸入端口分別輸入已調光信號和本振光信號，四個輸出端口分別輸出已調光信號和本振光信號經過0°，180°，90°，270°相移后的耦合光信號。

4、截至目前，已出現不少提高光載射頻通信系統(tǒng)線性度的方法。基于雙波長技術的方法通過抑制三階交調失真來改善系統(tǒng)線性度，但該方法需要對兩個光載波調制，浪費了頻譜資源?；谡{整位于z型鈮酸鋰相位調制器輸入和輸出處線性起偏器的偏振角度以抑制三階交調失真的方法可顯著提高線性度，然而，該方法由于采用聲光移頻器進行相干外差檢測，因此不僅系統(tǒng)帶寬受到限制?；谙辔徽{制-數字相干檢測技術實現射頻信號線性傳輸的方法通過將射頻信號調制在光載波的相位上并在接收端將射頻信號由光載波的相位上取下這一方式，實現射頻信號在光載射頻傳輸系統(tǒng)中的線性傳輸。但該方法接收端部署的相干接收機增加了復雜性?；跀底中盘柼幚?，在數字域對射頻信號進行補償的方法可以抑制三階交調失真，改善線性度。然而該方法的具體實現十分復雜，增加了接收端的功耗和成本。

技術實現思路

1、為了解決背景技術中存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于kramers-kronig接收的高線性光載射頻傳輸方法。該方法有如下優(yōu)點：第一，該方法可以簡化傳統(tǒng)的相位調制-數字相干檢測鏈路的結構，滿足短距離光載射頻傳輸系統(tǒng)對于成本和復雜度的需求；第二，該方法可以線性解調相位調制信號，在高保真、高線性度的應用場景中有一定的潛力；第三，該方法和傳統(tǒng)相干檢測鏈路具有相同的功能，具有高靈敏度、支持多維度調制的優(yōu)點。

2、本發(fā)明所采用的技術方案是：所述架構包括1第一激光器laser1、2射頻信號源rf、3相位調制器pm、4單模光纖smf、5第一偏振控制器pc1、6第二偏振控制器pc2、7第二激光器laser2、8光耦合器oc、9光電探測器pd、10模數轉換器adc、11數字信號處理dsp。其特征在于，由laser1產生的單波長光載波注入pm中，rf產生的射頻信號連接pm的射頻輸入口，pm輸出的相位調制光信號經過smf到達接收端后，接收端pc1和pc2將已調光信號和laser2輸出光信號的偏振對準后將其輸入oc耦合成一路光信號，耦合的光信號輸入pd后完成光電轉換，adc對pd輸出采樣后輸入dsp，dsp基于kramers-kronig算法恢光電場后，依次進行消除激光器相位抖動和解調兩個步驟，實現射頻信號在光載射頻通信系統(tǒng)中的高線性傳輸。

3、所述dsp算法按如下步驟線性解調射頻信號：第一步，恢復由于pd交流耦合輸出特性丟失的直流分量；第二步，基于kramers-kronig算法得到光電場的強度信息和相位信息；第三步，隔直；第四步，用帶通濾波器濾出兩個光信號拍頻后產生的相位抖動；第五步，消除相位抖動；第六步，解調射頻信號。

4、本發(fā)明在工作時包括以下步驟：

5、(1)所述架構發(fā)射端的laser1輸出的光載波注入pm中。

6、(2)rf輸出的射頻信號和pm的射頻輸入口相連，將射頻信號調制到光載波的相位上。

7、(3)pm輸出的相位調制光信號經smf到達接收端。

8、(4)所述架構接收端的laser2輸出光本振，首先用pc1和pc2將相位調制光信號和光本振的偏振態(tài)對齊，之后將二者輸入oc，oc輸出的耦合光信號進入pd完成光電轉換。

9、(5)adc將pd的輸出采樣后，dsp模塊對采樣信號做進一步處理，其步驟為：第一步，恢復由于pd交流耦合輸出特性丟失的直流分量；第二步，基于kramers-kronig算法根據光電流重構光電場；第三步，隔直；第四步，用帶通濾波器濾出兩個光信號拍頻后產生的相位抖動；第五步，消除相位抖動；第六步，解調射頻信號。

10、本發(fā)明提出了一種基于kramers-kronig接收的高線性光載射頻傳輸方法，該方法能滿足短距離光載射頻通信系統(tǒng)對成本和結構復雜度的需求以及高保真光載射頻通信系統(tǒng)對高線性度的需求。發(fā)送端將射頻信號調制在光載波的相位上發(fā)送至接收端，接收端將收到的相位調制光信號和本振光信號的偏振態(tài)對齊后，用oc將二者耦合，pd對耦合輸出的光信號進行光電轉換后輸出至adc。adc對光電流采樣后，dsp模塊基于kramers-kronig將射頻信號從相位調制光信號的相位上取下，實現射頻信號的線性傳輸。

11、本發(fā)明可以在實現高線性度的前提下，簡化了原有相干檢測鏈路的結構，降低了設備復雜度和成本。

12、本發(fā)明實現了和相干檢測鏈路同樣的功能，支持多維度調制以及和波分復用系統(tǒng)的融合。

技術特征：

1.一種基于kramers-kronig接收的高線性光載射頻傳輸方法，包括第一激光器laser1、射頻信號源rf、相位調制器pm、單模光纖smf、第一偏振控制器pc1、第二偏振控制器pc2、第二激光器laser2、光耦合器oc、光電探測器pd、模數轉換器adc、數字信號處理dsp，其特征在于，由laser1產生的單波長光載波注入pm中，rf產生的射頻信號連接pm的射頻輸入口，pm輸出的相位調制光信號經過smf到達接收端后，接收端pc1和pc2將已調光信號和laser2輸出光信號的偏振對準后將其輸入oc耦合成一路光信號，耦合的光信號輸入pd后完成光電轉換，adc對pd輸出采樣后輸入dsp，dsp基于kramers-kronig算法恢光電場后，依次進行消除激光器相位抖動和解調兩個步驟，實現射頻信號在模擬光鏈路中的高線性傳輸。

2.根據權利要求1所述的一種基于kramers-kronig接收的高線性光載射頻傳輸方法，其特征在于，該方法僅需一個pd和一個adc即可線性解調相位調制光信號，無需復雜的相干接收結構。

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于Kramers?Kronig接收的高線性光載射頻傳輸方法，該方法涉及微波技術領域和光通信技術領域。所述方案如說明書附圖1所示，包括第一激光器Laser1、射頻信號源RF、相位調制器PM、單模光纖SMF、第一偏振控制器PC1、第二偏振控制器PC2、第二激光器Laser2、光耦合器OC、光電探測器PD、模數轉換器ADC、數字信號處理DSP。該方法對PD輸出的光電流使用Kramers?Kronig算法得到光電場的強度信息和相位信息以重構光電場，在消除激光器的相位抖動后，線性解調RF信號。本發(fā)明簡化了原有的相干接收結構，只需要一個PD就可以實現RF信號的線性傳輸，節(jié)省了成本，在短距離通信系統(tǒng)和對線性度要求高的點對點通信系統(tǒng)中有較好的應用價值。

技術研發(fā)人員：劉長林,張慧星,龐琳
受保護的技術使用者：西安電子科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/8/20