引用本文:
王侠,唐绍宇,韦慕野,等. 基于IQ调制器产生载波抑制单边带信号的偏置控制技术[J]. 光通信技术,2021,45(4):27-31.
王 侠,唐绍宇,韦慕野,汤 科,伍 颖,余志强,邓东锋,杨庆锐,李文甫,欧阳竑,何 锋
(中国电子科技集团公司 第三十四研究所,广西 桂林 541004)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为了延长信号传输距离、方便探测及降低噪声,并最大可能地保留信号能量,可通过移相法实现载波抑制单边带(SSB-CS)信号输出,采用导频法控制商用铌酸锂双平行(IQ)调制器可达到上述目标。实验结果表明:所提方法在2~18 GHz范围内,输出信号的载边比和边边比均大于20 dB;该方法能在不使用IQ调制器内置光电二极管(PD)的前提下,有效控制调制器工作状态,得到载边比和边边比均满足预期的SSB-CS信号。
关键词:双平行调制器;载波抑制单边带;移相法;导频信号;偏置点
中图分类号:TN914 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2021)04-0027-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.04.006
0 引言
载波抑制单边带(SSB-CS)调制是将载波和一个边带抑制掉,只发送其中一个边带的调制方式,同时也是调幅的一种特殊形式。其实质是频率的搬移,且平移后的信号频谱内原有频率分量的相对关系保持不变。SSB-CS既可不失真地传递信息,又能提高频带利用率,便于在密集波分复用(DWDM)系统中增加光纤的传输容量。SSB-CS可有效抑制长距离高频微波带来的色散,具有延长信号传输距离、不会发生频谱回叠、便于自差探测和直接探测以及可降低光放大器的噪声指数[1]的优点。故SSB-CS被广泛应用于长距离高频微波射频光传输(RoF)系统、载波电话、微波多路传输、卫星至地面的信道(地空电话)和移动通信系统中。
目前,产生单边带(SSB)信号的方法有滤波法、非线性效应法和移相法等。1997年,J.Park等人[2]首次提出利用光栅滤波法实现SSB调制,光纤布喇格光栅(FBG)作为陷波滤波器滤除一个边带,边带抑制比达到22 dB。2004年,Ui-Soo Lee等人[3]提出利用半导体光放大器(SOA)中的自相位调制(SPM)和交叉相位调制(XPM)效应产生SSB信号。2005年,J.Capmany等人[4]通过放置串联的2个同样的FBG阵列来产生高质量的多波长SSB信号,对于每一个波长信道,串联的FBG将使强信号消减20 dB。上述文献提出的方法都采用了滤波法,该方法会损失一个边带的能量。若要在接收端达到同样的射频功率,就要提高调制微波信号的能量。同年,Yichun Shen等人[5]提出利用光纤的受激布里渊散射效应,使得下边带的调制信号被放大,上边带的调制信号被削弱,从而实现SSB调制。文献[3,5]中的方法被称为非线性效应法,但该方法也会产生能量损耗,并且增加了系统的复杂程度。因移相法是通过抑制一个边带的产生,将其能量转化到另一个边带上,就能更有效利用微波信号的能量,因此移相法是最合适的产生SSB信号的方法。Graham H.Smith等人[6]最早提出利用移相法实现光SSB(OSSB)调制,他们应用双电极的马赫-曾德尔调制器(MZM)成功实现了SSB调制,但工艺实现困难、成本高昂。2001年,A.Loayssa等人[7]提出利用单个电极的MZM实现SSB,最大边带抑制比为25 dB。2002年,K.Tanaka等人[8]提出利用全光Hilbert变换器产生SSB调制的高速宽带系统,使用移相器、MZM和光衰减器等器件实现了载边比为40~60 dB的SSB输出。文献[6-8]都证明了移相法的可行性,但系统使用了多个MZM,仍较为复杂。本文结合移相法,并通过合理控制商用铌酸锂双平行(IQ)调制器的工作状态,实现对输入信号的SSB-CS调制。
4 结束语
SSB-CS调制已被广泛应用,因此采用商用器件产生稳定的SSB-CS信号有着重要的工程应用价值。前人的工作成果表明,移相法是最合适的产生SSB信号的方法。在此基础上,本文使用了商用IQ调制器来实现对输入信号的SSB-CS调制,该方法结构简单、可重复性高,且实用性更强;并通过导频法实现了对IQ调制器的3个直流偏置电压的精准控制,使其在2~18 GHz范围内能输出SSB-CS信号,且信号的载边比和边边比均大于20 dB,个别频点甚至优于30 dB,达到了设计要求。
此外,本文提出在生产IQ调制器时可取消内置PD,既节约器件成本,又降低工艺难度,提高器件成
品率,便于IQ调制器的批量生产和应用。