基于级联调制器和四波混频效应的24倍频微波信号的光学生成

提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器 (MZM)和半导体光放大器(SOA)的24倍频微波信号 光学生成方案,具有覆盖频段高、杂波抑制效果好等优点。在本方案中,低频微波信号分别 通过两个级联 MZM对连续光源进行调制,调节直流偏置使两个MZM均工作在最大偏置点,以抑制奇数阶光分 量;进一 步调节两个MZM的调制深度,并结合可调谐电相移器(TEPS)和可调谐光相移器(TOPS)引入相 移,完全抑 制第2个MZM输出的±2阶光分量和光载波,得到±4阶光分量;再经过SOA发生四波混频(FWM )效应,形成±12 阶光分量;滤波后拍频可以获得24倍频微波信号。最后,搭建了实验和仿真系统,分别以11．0GHz,11.5GHz和12.0GHz的微波信号为驱动,得到间隔为264、276GH z和288GHz的±12阶光边带,有效验证了方案的可行性。     

基于双平行MZM和HNLF四波混频效应的24倍频光生毫米波技术

提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM ) 和高非线性光纤(HNLF)四波混频(FWM)效应的24倍频光生毫米波方案。首先 通过控制DPMZM的 直流偏压、驱动信号相位差和调制指数,完全抑制光载波和±2阶边带,获得±4阶光边 带;再将其放大后输入到HNLF,通过FWM效应生成±12阶光边带,最后由光 电控制器(PD)拍 频得到24倍 频的毫米波输出。通过仿真,验证了方案的可行性。本文方案具有倍频次数高、频谱纯度好 等优点。     

采用双平行马赫曾德调制器的四倍频信号产生

采用了一种基于双平行马赫曾德调制器（DPMZM）产生四倍频微波信号的方法。理论分析了微波四倍频的基本原理,双平行马赫曾德调制器的上臂子MZM加载射频信号,且上臂子MZM工作在最大传输点,下臂子MZM直通光载波,使DPMZM最终工作在载波抑制的偶次边带调制模式,结合光学带通滤波器滤除高阶杂散边带,提升四倍频信号的纯净度。搭建了基于双平行马赫曾德调制器的四倍频微波光子链路,并对四倍频系统的性能进行测试,实验结果表明系统的光边带抑制比和射频杂散抑制比分别达到了21.09 dB和28.41 dB。由于链路未引入额外的电子器件,系统可以产生高达80 GHz的微波信号。基于双平行马赫曾德调制器产生四倍频微波信号的方法结构简单,易于控制,具有良好的倍频性能,可实现高纯净度和高频率的四倍频信号的产生。     

基于级联双平行MZM的16倍频光生毫米波技术

为解决毫米波信号生成中存在的困难,提出了一 种基于级联双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)的16倍频光生毫米波 系统。首先通过控制第1个DPMZM的直流偏压、驱动信号相位差和调制指数,完全抑制光载波 和±2阶边带,获得±4阶光边带;然后将该光波输入到另一个完全一样的DPMZM,获得±8阶光边 带和光载波输出;最后利用光滤波器(OF)滤除光载波,用光电探测器(PD)拍频得到 16倍频的毫米波输出。详细分析 了系统的工作原理,并通过仿真验证了方案的可行性。当输入射频(RF)驱动信号频率为2.5GHz时,可 得到40GHz毫米波输出,并且调制器的调制带宽仅需要 2.5GHz。本文方案具有倍频次数高、频谱纯度好等优点。     

基于级联外调制器的六倍频微波信号的光学生成技术研究

提出并实验验证了一种基于级联偏振调制器(Po lM)和双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)的六 倍频微波信号的光学生成方法。PolM在射频(RF)信号调制下,会产生多个光边带,通过调 节偏振控制 器(PC)和检偏器仅获得奇数阶边带,然后通过DPMZM,其中一子MZM调制RF信号,工作在 最大 传输点(MATP),另一子MZM不调制RF信号,从而抑制掉一阶边带,保留三阶边带,经光 电探测器(PD)拍频获得六倍频微波信号。仿真结果表明,在不利用任何光、电滤波器的情况下,调 制器消光比为 理想状态(100dB)时,RF杂散抑制比(RFSSR) 为34dB。即使消光比为非理想状态(30dB)时,生成微波信号的RF SSR仍可以达到21dB。理论分析和实验结果均验证 了方案的可行性。     

基于双平行马赫曾德尔调制器和受激布里渊散射效应的十倍频毫米波信号生成

提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZ M)和受激布里渊散射(SBS)效应的10倍频mm 波信号生成方案,具有覆盖频段高和频谱纯度高等优点。在本文方案中,低频率的射频(RF )信号通过DPMZM 对激光器发出的光波进行调制,调节直流偏置电压,使DPMZM的主调制器和两个子调制器均 工作在最小传 输点(MITP),抑制光载波和偶数边带,进一步调节两个子调制器的调制深度和移相器的相 移,抑制一阶和 七阶边带,留下三阶和五阶边带,然后利用SBS效应进行布里渊边带滤波滤除三阶边带,仅 保留五阶边带, 再经光电探测器(PD)拍频即可获得10倍频mm波信号。通过仿真实验,以10 GHz的R F信号为驱 动信号,得到了100GHz的mm波信号,验证了方案的可行性。     

基于单个偏振调制器和光交错滤波器的八倍频微波信号产生研究

提出并实验验证了一种采用单个偏振调制器(PolM)的八倍频微波信号光学产生方法。PolM在大信号调制下产生多个高阶光边带,通过调节偏振控制器(PC)和检偏器,仅获得偶数阶光边带;合理调节其调制指数(射频信号功率),使得二阶边带被完全抑制,四阶边带功率明显高于六阶及其它高阶边带。采用光交错滤波器进一步抑制光载波及六阶边带,仅保留四阶边带,经光电探测器(PD)拍频获得八倍频微波信号。仿真方案选用25GHz和50GHz信道间隔的光交错滤波器,充分利用光交错滤波器的周期滤波特性,在4个频段范围内获得了连续可调的八倍频微波信号。实验结果和理论分析有效验证了所提出方案的可行性。     

一种基于并联DPMZM结构的无滤波器16倍频光生毫米波方案

提出了一种新的基于并联的双平行马赫曾德尔调制器(Dual parallel Mach Zehnder modulator,DPMZM)结构的光生毫米波方案,该方案无需滤波器即可产生高质量的16倍频毫米波。通过适当调节DPMZM下臂上的马赫曾德尔调制器(Mach Zehnder modulator,MZM)的偏置电压,可以灵活控制光的零阶边带的幅度;通过调节DPMZM上臂上MZM的调制系数和直流偏压,可以抑制奇次谐波;然后通过适当调节两DPMZM之间的相移,可以得到仅有±8阶边带的光谐波,后经光电探测器(Photo detector,PD)拍频得到高质量的16倍频毫米波信号。对16倍频毫米波产生的原理进行了详细分析,并通过仿真对方案的可行性进行了验证,光载波抑制比(Optical sideband suppression ratio,OSSR)为30.3 dB,RF杂散抑制比(Radio frequency spurious sideband suppression ratio,RFSSR)为23.5 d B。     

基于18倍频技术的60GHz光载无线通信系统研究

理论提出并仿真研究了采用铌酸锂-马赫曾德尔 调制器(LN-MZM)和高非线性光纤(HNLF)中四 波混频(FWM)效应产生18倍频光载毫米波的光载无线通信(ROF)系 统。在中心站(CS),通过调节 LN-MZM的直流偏置电压和调制深度,射频(RF)信号间的相位差,产生±3阶边带,再利 用强度调制器 将基带数据调制到－3阶边带上,耦合后的两个3阶边带经光纤发送至基站(BS)。在基站 ,将耦合后的±3阶边带送入HNLF,经过FWM后生成±9阶边带,经滤波后在光电检测器中拍频得到18倍频 电毫米波信 号。仿真结果表明,采用3.3 GHz的RF信号,可产生频率为60 GHz的光载毫米波。2.5 Gb/s信号经光纤传 输40 km后,信号质量仍然良好。还研究了HNLF的输入光功率和长度 对系统性能的影响,得到了系统性能最佳的条件。     

基于并联调制器的高倍频毫米波信号生成

为了获得更高频率的信号，采用了一种基于并联马赫-曾德尔调制器（MZM）和半导体光纤四波混频效应的二十四倍频光生毫米波方案。本振信号被并联MZM调制后可以获得高纯度的±4阶边带，在四波混频效应下，又可以生成±12阶边带，用级联的布喇格光栅滤波器滤除±4阶边带，经光电探测器拍频便可生成二十四倍频信号。结果表明，当输入本振信号为5GHz时，生成的120GHz高频微波毫米波信号射频杂散抑制比为22dB，频谱纯度很高，且具有很好的可调谐性。该研究为高频微波毫米波信号的生成提供了更高的倍频方法。     

基于双平行PM调制的60GHz光毫米波RoF系统研究

提出了一种采用相位调制器产生六倍频光载毫米波的RoF系统。该系统使用一个双平行相位调制器实现六倍频的调制,通过调节相位调制器的相位偏移量,产生出抑制一阶边带的光谱,耦合相减后得到三阶边带信号,在光电检测器中拍频,产生六倍于射频信号的光载毫米波。仿真结果表明,10GHz射频信号可以产生60GHz光载毫米波信号,5Gb/s的数据信号可在单模光纤中传输10km以上。     

基于调制边带法的高次倍频光毫米波产生

提出了利用外调制技术的调制边带法的六倍频和八倍频光毫米波产生方案。方案仅采用一个马赫曾德尔调制器,并利用其非线性传输特性,通过调节MZM 的偏置电压和调制电压,控制边带的强度,仅保留三阶边带或四阶边带,从而实现六倍频及八倍频光毫米波的产生。采用将基带数据信号仅调制在一个三阶边带或四阶边带分量的方式,有效防止走离。数值分析结果表明,提出的方案仅需10 GHz 及7.5 GHz 的调制信号频率就能得到60 GHz 毫米波,大大减小了调制信号频率,增加了上变频系数,传输距离可达160 km,而功率代价变化不大。与提出的其他高倍频技术相比,由于系统仅采用一个马赫曾德尔调制器,提出的方案系统结构更为简单,且此方案色散影响较小,传输距离更长。     

基于马赫-曾德尔调制器的多种调制格式微波信号的光学生成研究

提出了一种基于马赫-曾德尔调制器(MZM)的 多种调制格式微波信号的光学一体化生成方案。 在本文方案中,微波信号和编码矩形波信号经合路器同时输入到MZM中,通过合理设置编码 信号的幅值使 MZM能够工作在其传输曲线的不同传输点,分别实现了频移键控(FSK)、二进制相移键控(BPSK)和 二倍频BPSK微波信号一体化生成。本文方案仅需要1个MZM而不需要额外加电的或光的选频器 件, 因此具有结构简单、可大范围调谐的优势。特别的,本文方案还可以产生二倍频的BPSK微波 信号,从 而使能够满足更高频的应用需求。在仿真和实验中,分别得到10/20 GHz的FSK、10GHz的BPSK 微波信号,同时产生了20GHz的二倍频BPSK微波信号,有效验证了本 文方案的可行性。     

Multi-band microwave photonic satellite repeater scheme employing intensity Mach-Zehnder modulators

To solve the satellite repeater's flexible and wideband frequency conversion problem, we propose a novel microwave photonic repeater system, which can convert the upload signal's carrier to six different frequencies. The scheme employs one 20 GHz bandwidth dual-drive Mach-Zehnder modulator (MZM) and two 10 GHz bandwidth MZMs. The basic principle of this scheme is filtering out two optical sidebands after the optical carrier suppression (OCS) modulation and combining two sidebands modulated by the input radio frequency (RF) signal. This structure can realize simultaneous multi-band frequency conversion with only one frequency-fixed microwave source and prevent generating harmful interference sidebands by using two corresponding optical filters after optical modulation. In the simulation, one C-band signal of 6 GHz carrier can be successfully converted to 12 GHz (Ku-band), 28 GHz, 34 GHz, 40 GHz, 46 GHz (Ka-band) and 52 GHz (V-band), which can be an attractive method to realize multi-band microwave photonic satellite repeater. Alternatively, the scheme can be configured to generate multi-band local oscillators (LOs) for widely satellite onboard clock distribution when the input RF signal is replaced by the internal clock source.     

基于微波光子的24倍频毫米波信号生成

提出了一种基于级联双电极马赫-曾德尔调制器、光延迟线和半导体光放大器的24倍频毫米波信号生成方案。将两个双电极马赫-曾德尔调制器通过一个光延迟线级联,获得高纯度±4阶边带,进而利用半导体光放大器的四波混频效应,得到±4阶和±12阶边带,通过波分解复用器选出±12阶边带,经光电探测器拍频即可得到24倍频毫米波信号。理论分析和仿真验证结果表明,当输入信号频率为4~10GHz时,可以生成射频杂散抑制比不低于26dB的24倍频毫米波信号,且其频谱纯度高,可调谐性好。