一种多功能毫米波、奈奎斯特波形、三角波形光学发生装置

摘要

一种多功能毫米波、奈奎斯特波形、三角波形光学发生装置,解决了传统毫米波信号源只实现了毫米波发生与一种特殊波形生成相结合，功能集成度不高，适用范围不广，无法解决毫米波发生与一种以上特殊波形生成相集成的问题。该装置将毫米波生成、奈奎斯特波形生成和三角波形生成相结合，通过光学方法，能够在同一系统结构下，产生3倍频毫米波信号、奈奎斯特波形、三角波形，无需滤波器件，无需改变系统调制深度，实现了毫米波发生与一种以上特殊波形生成相集成，极大提升了毫米波信号源功能集成度与可操作性，进而大大拓展了毫米波信号源的适用范围，对通信特别是光通信、雷达和传感等十分有益。

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能毫米波、奈奎斯特波形、三角波形光学发生装置，适用于通信、雷达和传感等技术领域。

背景技术

“5G”时代的到来，使得高速、大容量通信步入大众的视野。为了满足人们对高质量网络多媒体日益增长的需求，传统基于电子学方法的通信技术，正逐步被光通信技术所替代，并朝着高频、高复用、高集成的方向发展。

目前三星与诺基亚公司均公布了公司内部正在测试中的“5G”商用标准，所采用的通信频率均为毫米波段，这意味着毫米波将成为下一代通信技术的宠儿，也意味着一个稳定的毫米波信号源将对下一代通信系统至关重要。

随着光学技术及器件的发展，利用光学方法产生毫米波已成为主流,特别是基于外部调制技术的生成方案，凭借其易组装、易调节、抗干扰的特性，受到了广泛的关注和认可。

中国专利申请号201210495305.5提出了在无滤波单光源结构下利用双平行马赫-增德尔调制器产生四倍频毫米波发生器方案；中国专利申请号201410025712.9提出了在无滤波单光源结构下利用双平行马赫-增德尔调制器产生八倍频毫米波的发生器方案；中国专利申请号201310169851.4提出了在无滤波单光源结构下利用双平行马赫-增德尔调制器产生十六倍频毫米波的发生器方案。中国专利申请号201520158516.9提出了一种无本振无滤波可调节3倍频信号发生装置方案。中国专利201520397447.7提出了一种无滤波频率载波抑制比均可调节36倍频信号发生装置方案，上述方案均是采用光学的方法，基于外部调制技术，产生毫米波。然而，单一毫米波生成功能已无法满足通信过程中各种复用技术与信号处理技术的需求。例如，在光频分复用时，需要具有较高占空比的奈奎斯特波形；又例如在波长变换时，需要具备上下沿的三角波形等等。如果能够将毫米波生成功能与特殊波形生成功能相集成，将极大提升毫米波信号源的适用范围和性价比。中国专利申请号201510922916.7提出了一种多功能毫米波、奈奎斯特波形光学发生方案，实现了毫米波发生与奈奎斯特波形生成相结合，有效解决了信号源单一毫米波生成功能无法满足复用通信技术需求的问题。然而，上述方案只实现了毫米波发生与一种特殊波形生成相结合，功能集成度不高，适用范围不广，无法解决毫米波发生与一种以上特殊波形生成相集成的问题。

本专利提出了一种多功能毫米波、奈奎斯特波形、三角波形光学发生方案,该方案将毫米波生成、奈奎斯特波形生成和三角波形生成相结合，通过光学方法，能够在同一系统结构下，产生3倍频毫米波信号、奈奎斯特波形、三角波形，无需滤波器件，无需改变系统调制深度，实现了毫米波发生与一种以上特殊波形生成相集成，极大提升了毫米波信号源功能集成度与可操作性，进而大大拓展了毫米波信号源的适用范围，对通信特别是光通信、雷达和传感等十分有益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：传统毫米波信号源只实现了毫米波发生与一种特殊波形生成相结合，功能集成度不高，适用范围不广，无法解决毫米波发生与一种以上特殊波形生成相集成的问题。

本发明的技术方案为：

一种多功能毫米波、奈奎斯特波形、三角波形光学发生装置,其特征在于该装置通过光学方法，能够在同一系统结构下，产生3倍频毫米波信号、奈奎斯特波形、三角波形，无需滤波器件，无需改变系统调制深度；

其装置包括：双波长激光器，双平行马赫增德尔调制器，本振源，色散光纤，光电探测器；

具体链接方式为：双波长激光器的输出端连接双平行马赫增德尔调制器的光输入端，本振源的输出端连接双平行马赫增德尔调制器的电输入端，双平行马赫增德尔调制器的输出端连接色散光纤的输入端，色散光纤的输出端连接光电探测器的输入端；

装置器件参数设置为:双波长激光器两波长工作频率间隔与本振源的输出频率相同；双平行马赫增德尔调制器集成于上下两臂的子调制器均置于最小偏置点，上臂与下臂子调制器电驱动信号相位差为180度；

装置不同功能间的切换方法为：通过调节双平行马赫增德尔调制器母调制器的偏置电压，改变装置所生成光信号的载波边带比，可实现不同功能间的切换；

装置3倍频毫米波信号生成条件为：通过调节调节双平行马赫增德尔调制器母调制器的偏置电压，使装置所生成光信号的载波边带比小于-10dB；

装置奈奎斯特波形最优生成条件为：通过调节调节双平行马赫增德尔调制器母调制器的偏置电压，使装置所生成光信号的载波边带比等于0dB；

装置三角波形最优生成条件为：通过调节调节双平行马赫增德尔调制器母调制器的偏置电压，使装置所生成光信号的载波边带比等于9.5dB。

本发明的有益效果具体如下：

本发明所述的一种多功能毫米波、奈奎斯特波形、三角波形光学发生装置,将毫米波生成、奈奎斯特波形生成和三角波形生成相结合，通过光学方法，能够在同一系统结构下，产生3倍频毫米波信号、奈奎斯特波形、三角波形，无需滤波器件，无需改变系统调制深度，实现了毫米波发生与一种以上特殊波形生成相集成，极大提升了毫米波信号源功能集成度与可操作性，进而大大拓展了毫米波信号源的适用范围，对通信特别是光通信、雷达和传感等十分有益。

附图说明

图1为一种多功能毫米波、奈奎斯特波形、三角波形光学发生装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对一种多功能毫米波、奈奎斯特波形、三角波形光学发生装置作进一步描述。

实施方式一：

一种多功能毫米波、奈奎斯特波形、三角波形光学发生装置如图1所示其装置包括：双波长激光器1，双平行马赫增德尔调制器2，本振源3，色散光纤4，光电探测器5；

具体链接方式为：双波长激光器1的输出端连接双平行马赫增德尔调制器2的光输入端，本振源3的输出端连接双平行马赫增德尔调制器2的电输入端，双平行马赫增德尔调制器2的输出端连接色散光纤4的输入端，色散光纤4的输出端连接光电探测器5的输入端；

装置器件参数设置为:双波长激光器1两波长工作频率间隔与本振源3的输出频率相同；双平行马赫增德尔调制器2集成于上下两臂的子调制器均置于最小偏置点，上臂与下臂子调制器电驱动信号相位差为180度；

装置不同功能间的切换方法为：通过调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，改变装置所生成光信号的载波边带比，可实现不同功能间的切换；

装置3倍频毫米波信号生成条件为：通过调节调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，使装置所生成光信号的载波边带比小于-10dB；

装置奈奎斯特波形最优生成条件为：通过调节调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，使装置所生成光信号的载波边带比等于0dB；

装置三角波形最优生成条件为：通过调节调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，使装置所生成光信号的载波边带比等于9.5dB。

本实施例中，双波长激光器1，双平行马赫增德尔调制器2，本振源3，色散光纤4，光电探测器5均为普通商业器件，双波长激光器1两波长工作频率间隔与本振源3的输出频率相同为10GHz,双平行马赫增德尔调制器2按照装置器件参数要求进行设置，光电探测器5可完整探测30GH毫米波信号，按照装置不同功能间的切换方法与毫米波信号、奈奎斯特波形、三角波形的生成条件，通过调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，可生成30GHz毫米波信号,脉冲中心间隔均为100ps的奈奎斯特波形和三角波形。

实施方式二：

一种多功能毫米波、奈奎斯特波形、三角波形光学发生装置如图1所示其装置包括：双波长激光器1，双平行马赫增德尔调制器2，本振源3，色散光纤4，光电探测器5；

具体链接方式为：双波长激光器1的输出端连接双平行马赫增德尔调制器2的光输入端，本振源3的输出端连接双平行马赫增德尔调制器2的电输入端，双平行马赫增德尔调制器2的输出端连接色散光纤4的输入端，色散光纤4的输出端连接光电探测器5的输入端；

装置器件参数设置为:双波长激光器1两波长工作频率间隔与本振源3的输出频率相同；双平行马赫增德尔调制器2集成于上下两臂的子调制器均置于最小偏置点，上臂与下臂子调制器电驱动信号相位差为180度；

装置不同功能间的切换方法为：通过调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，改变装置所生成光信号的载波边带比，可实现不同功能间的切换；

装置3倍频毫米波信号生成条件为：通过调节调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，使装置所生成光信号的载波边带比小于-10dB；

装置奈奎斯特波形最优生成条件为：通过调节调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，使装置所生成光信号的载波边带比等于0dB；

装置三角波形最优生成条件为：通过调节调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，使装置所生成光信号的载波边带比等于9.5dB。

本实施例中，双波长激光器1，双平行马赫增德尔调制器2，本振源3，色散光纤4，光电探测器5均为普通商业器件，双波长激光器1两波长工作频率间隔与本振源3的输出频率相同为15GHz,双平行马赫增德尔调制器2按照装置器件参数要求进行设置，光电探测器5可完整探测45GH毫米波信号，按照装置不同功能间的切换方法与毫米波信号、奈奎斯特波形、三角波形的生成条件，通过调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，可生成45GHz毫米波信号,脉冲中心间隔均为66.7ps的奈奎斯特波形和三角波形。

实施方式三：

一种多功能毫米波、奈奎斯特波形、三角波形光学发生装置如图1所示其装置包括：双波长激光器1，双平行马赫增德尔调制器2，本振源3，色散光纤4，光电探测器5；

具体链接方式为：双波长激光器1的输出端连接双平行马赫增德尔调制器2的光输入端，本振源3的输出端连接双平行马赫增德尔调制器2的电输入端，双平行马赫增德尔调制器2的输出端连接色散光纤4的输入端，色散光纤4的输出端连接光电探测器5的输入端；

装置器件参数设置为:双波长激光器1两波长工作频率间隔与本振源3的输出频率相同；双平行马赫增德尔调制器2集成于上下两臂的子调制器均置于最小偏置点，上臂与下臂子调制器电驱动信号相位差为180度；

装置不同功能间的切换方法为：通过调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，改变装置所生成光信号的载波边带比，可实现不同功能间的切换；

装置3倍频毫米波信号生成条件为：通过调节调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，使装置所生成光信号的载波边带比小于-10dB；

装置奈奎斯特波形最优生成条件为：通过调节调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，使装置所生成光信号的载波边带比等于0dB；

装置三角波形最优生成条件为：通过调节调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，使装置所生成光信号的载波边带比等于9.5dB。

本实施例中，双波长激光器1，双平行马赫增德尔调制器2，本振源3，色散光纤4，光电探测器5均为普通商业器件，双波长激光器1两波长工作频率间隔与本振源3的输出频率相同为20GHz,双平行马赫增德尔调制器2按照装置器件参数要求进行设置，光电探测器5可完整探测60GH毫米波信号，按照装置不同功能间的切换方法与毫米波信号、奈奎斯特波形、三角波形的生成条件，通过调节双平行马赫增德尔调制器2母调制器的偏置电压，可生成60GHz毫米波信号,脉冲中心间隔均为50ps的奈奎斯特波形和三角波形。

以上所述实施方案仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在本发明公开的内容上，还可以做出若干等同变形和替换，双波长激光器两波长工作频率间隔与本振源的输出频率不限于10GHz、15GHz以及20GHz,可生成毫米波信号频率不限于30GHz、45GHz以及60GHz,所生成奈奎斯特波形和三角波形脉冲中心间隔不限于100ps、66.7ps以及50ps，这些等同变形和替换以及激光器两波长工作频率间隔与本振源的输出频率、毫米波信号生成频率、奈奎斯特波形和三角波形脉冲中心间隔的调整也应视为本专利的保护范围。