引用本文:
张舟,王天亮,朱维. 基于载波抑制单边带调制的微波光子混频方案[J]. 光通信技术,2020,44(2):14-18.
张 舟,王天亮*,朱 维
(上海卫星工程研究所,上海 201109)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为了克服电混频器的瓶颈,实现大带宽的信号混频,提出了一种基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器的微波光子混频方案。通过调节调制器的6个直流偏置电压进行载波抑制单边带调制,射频(RF)信号和本振(LO)信号分别注入调制器,相互隔离,各自调制,且在2个相互正交的偏振态上传输,最后经偏振控制器和检偏器调整到同一偏振态上进行拍频,上、下变频模式的切换只需要改变其中一个直流偏置电压。仿真与实验表明:该方案切实可行,输入的RF频率在11~25 GHz时,输出的上变频或下变频信号的RF杂散抑制比不低于25 dB,频谱纯度高,可调谐性好,变频模式之间切换方便,系统的RF/LO隔离度达到-49 dB。
关键词:光通信;微波光子;载波抑制单边带调制;双偏振双平行马赫-曾德尔调制器;混频
中图分类号:TN29 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2020)02-0014-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.02.004
0 引言
微波光子技术作为将光纤通信技术与微波技术相结合的一项新技术,近年来一直是研究的热点[1-5]。微波光子混频器具有实现上变频和下变频的能力,广泛应用于无线通信、雷达和相控阵波束形成等领域的收发设备中。与传统的电混频器相比,微波光子混频器具有带宽大、损耗低、重量轻和抗电磁干扰等优点[6-9]。
因为上述优点,微波光子混频器在近年来得到了广泛的研究。众多学者提出了微波光子混频器的一系列实现方法[10-20]。文献[10]将2个马赫-曾德尔调制器(MZM)级联,实现射频(RF)信号和本振(LO)信号之间高隔离度的混频。然而,此方案中调制器工作在双边带(DSB)调制下,光电探测器(PD)拍频后检测到的信号中,除中频信号外还含有大量的杂散信号。为了抑制拍频过程中产生的RF和LO信号泄漏,降低无用载波的影响,文献[11-16]在DSB调制的基础上利用光纤布喇格光栅或受激布里渊散射滤除光载波;而文献[17-19]则通过使调制器工作在最小传输点MITP)来抑制光学载波。另外,基于DSB调制的微波光子混频器只能同时实现上变频和下变频,因此需要额外的滤波器来滤除无用的信号,增加了方案复杂度。为了解决上述问题,文献[20]提出了基于载波抑制单边带(CS-SSB)调制的无滤波器微波光子混频方案,使用双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)和90°混合耦合器实现了CS-SSB调制,上变频和下变频之间的交换是通过将LO信号应用于90°混合耦合器的不同端口来实现的,而RF和LO信号同时通过同一个90°混合耦合器,又使得RF和LO信号之间的隔离度差。为解决此问题,本文提出一种基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器(DP-DPMZM)的微波光子混频方案。
5 结束语
本文介绍了一种基于DP-DPMZM的微波光子混频方案。在理论上推导了该方案的CS-SSB调制的实现过程及相应的参数设置依据,并作出了系统仿真与实验分析,验证了系统上、下变频的可行性,仿真与实验的结果表明:变频后信号的RF杂散抑制比均至少达到25 dB,生成信号的纯度高。同时,该方案仅需调整一个直流偏置电压,即可实现上、下变频的切换。然而,由于直流偏置电压容易出现漂移现象,将来可以与电压控制设备相结合,进一步提高系统的稳定性。本文提出的微波光子混频方案为微波光子应用中的发射机、接收机和相控阵波束形成提供了一种高纯度和高隔离度的替代方案。