阅读说明：本技术 一种基于推挽调制器的电矢量毫米波生成系统及方法 (It is a kind of that system and method is generated based on the electric vector millimeter wave for recommending modulator ) 是由 赵峰 余建军 于 2019-08-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于推挽调制器的电矢量毫米波生成系统及方法,电矢量毫米波生成系统包括数字信号处理器、外腔激光器、推挽调制器和直流偏置电压源；数字信号处理器的输出端接有第一模数转换器和第二模数转换器,第一模数转换器和第二模数转换器的输出端分别接有第一射频驱动器和第二射频驱动器,推挽调制器中的第一相位调制器和第二相位调制器分别与第一射频驱动器和第二射频驱动器的输出端连接,推挽调制器的输出端依次接有光放大器、光滤波器、光电探测器和毫米波放大器,毫米波放大器的输出端接有用于发射电矢量毫米波信号的天线。本发明能够有效应用在ROF通信中,生成无线的电矢量毫米波信号,使用效果好,便于推广使用。(System and method is generated based on the electric vector millimeter wave for recommending modulator the invention discloses a kind of, electric vector millimeter wave generates system and includes digital signal processor, outside cavity gas laser, recommends modulator and bias DC voltage source；The output of digital signal processor is terminated with the first analog-digital converter and the second analog-digital converter, the output end of first analog-digital converter and the second analog-digital converter is connected to the first radio driver and the second radio driver respectively, the first phase modulator and second phase modulator recommended in modulator are connect with the output end of the first radio driver and the second radio driver respectively, the output end for recommending modulator is successively connected to image intensifer, optical filter, photodetector and millimeter wave amplifier, the output of millimeter wave amplifier is terminated with the antenna for emitting electric vector millimeter-wave signal.The present invention can be applied effectively in ROF communication, generate wireless electric vector millimeter-wave signal, and using effect is good, convenient for promoting the use of.)

一种基于推挽调制器的电矢量毫米波生成系统及方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于推挽调制器的电矢量毫米波生成系统及方法。

背景技术

光纤通信具有传输距离长、通信容量大等特点，但是由于有线传输，无法实现宽地域全面覆盖，无线通信理论上可以实现全地域覆盖，但是限于频谱资源，其传输容量和传输距离有限。光纤承载射频(Radio-over-fiber，ROF)结合了光纤通信和无线通信的优点，具有传输距离长、传输容量大、可与移动终端实时通信。W波段(75GHz-110GHz)及太赫兹波段(100GHz-10THz)具有较大的频谱带宽，而且易于利用光电混合方式产生电矢量信号，在ROF系统中得到了初步的应用。现有技术中，利用IQ调制器通过单边带调制已经实现了超宽带的ROF系统应用，但是，由于IQ调制器的***损耗大，直流偏置电压点多，一般为三个，对光信号的功率损失较大，还需要在系统中对光信号进行中继放大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于推挽调制器的电矢量毫米波生成系统，其结构简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在ROF通信中，生成无线的电矢量毫米波信号，降低光信号功率损失，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于推挽调制器的电矢量毫米波生成系统，包括数字信号处理器、外腔激光器和与外腔激光器的输出端连接的推挽调制器，以及与推挽调制器连接的直流偏置电压源；所述数字信号处理器的输出端接有第一模数转换器和第二模数转换器，所述第一模数转换器的输出端接有第一射频驱动器，所述第二模数转换器的输出端接有第二射频驱动器，所述推挽调制器包括相互推挽工作的第一相位调制器和第二相位调制器，所述第一相位调制器与第一射频驱动器的输出端连接，所述第二相位调制器与第二射频驱动器的输出端连接，所述推挽调制器的输出端接有光放大器，所述光放大器的输出端接有光滤波器，所述光滤波器的输出端接有光电探测器，所述光电探测器的输出端接有毫米波放大器，所述毫米波放大器的输出端接有用于将电矢量毫米波信号发射到自由空间的天线。

上述的一种基于推挽调制器的电矢量毫米波生成系统，所述光放大器为掺铒光纤放大器。

上述的一种基于推挽调制器的电矢量毫米波生成系统，所述天线为卡塞格伦天线。

上述的一种基于推挽调制器的电矢量毫米波生成系统，所述第一相位调制器与直流偏置电压源之间，以及第二相位调制器与直流偏置电压源之间均采用电缆连接。

上述的一种基于推挽调制器的电矢量毫米波生成系统，所述外腔激光器与推挽调制器之间、推挽调制器与光放大器之间、光放大器与光滤波器之间、光滤波器与光电探测器之间，以及光电探测器与毫米波放大器之间均采用单模光纤连接。

上述的一种基于推挽调制器的电矢量毫米波生成系统，所述数字信号处理器与第一模数转换器和第二模数转换器之间、第一模数转换器与第一射频驱动器之间、第二模数转换器与第二射频驱动器之间、第一射频驱动器与第一相位调制器之间，以及第二射频驱动器与第二相位调制器之间均采用高频同轴电缆连接。

本发明还公开了一种基于推挽调制器的电矢量毫米波生成的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、所述数字信号处理器生成复数信号Data，并将复数信号Data分离成实部数字信号和虚部数字信号；

步骤二、所述第一模数转换器将复数信号Data的实部数字信号转换为模拟信号；所述第二模数转换器将复数信号Data的虚部数字信号转换为模拟信号；

步骤三、信号Data的实部模拟信号通过第一射频驱动器放大后传输到推挽调制器的第一相位调制器中；信号Data的虚部模拟信号通过第二射频驱动器放大后传输到推挽调制器的第二相位调制器中；

步骤四、所述外腔激光器生成连续激光信号通过单模光纤传输到推挽调制器中，连续激光信号分成上路连续光信号和下路连续光信号；

步骤五、上路连续光信号传输到第一相位调制器中，被信号Data的实部模拟信号调制；下路连续光信号传输到第二相位调制器中，被信号Data的虚部模拟信号调制；

步骤六、调制后的两路光信号在推挽调制器的输出端叠加，叠加后的信号表示为：

其中，R为推挽调制器的光电响应系数，Real(Data)为数字信号处理后产生的复数形式调制矢量信号的实部，Imaga(Data)为数字信号处理后产生的复数形式调制矢量信号的虚部，i为虚数，A为直流电压，B为基带调制的矢量信号，w₁为子载波1的角频率，w₂为子载波2的角频率，t为时间，e为自然对数的底，DC为推挽调制器在没有调制信号时的光输出；

步骤七、经过推挽调制器后的光信号传输到光放大器中，进行信号放大；

步骤八、经过光放大器放大后的光信号传输到光滤波器中，进行光信号过滤；

步骤九、经过光滤波器过滤后的光信号传输到光电探测器中，进行光电转换，光电转换时发生拍频效应产生的拍频信号即为电矢量毫米波信号；

步骤十、经过光电探测器转换得到的电矢量毫米波信号传输到毫米波放大器中，进行电矢量毫米波信号放大；

步骤十一、经过毫米波放大器放大后的电矢量毫米波信号通过高频同轴电缆传输到天线，利用天线将电矢量毫米波信号发射到自由空间，得到无线的电矢量毫米波信号。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的电矢量毫米波生成系统结构简单，设计合理，实现方便。

2、本发明采用推挽调制器替代传统的IQ调制器，实现电矢量毫米波的生成，推挽调制器只需一个直流偏置电压，***损耗是IQ调制器的三分之一，在保证带宽无损失前提下，控制简单，降低光信号功率损失。

3、本发明能够有效应用在ROF通信中，生成无线的电矢量毫米波信号，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本发明的电矢量毫米波生成系统结构简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在ROF通信中，生成无线的电矢量毫米波信号，降低光信号功率损失，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电矢量毫米波生成系统原理框图。

附图标记说明:

1—数字信号处理器； 2—外腔激光器； 3—直流偏置电压源；

4—第一模数转换器； 5—第二模数转换器； 6—第一射频驱动器；

7—第二射频驱动器； 8—第一相位调制器； 9—第二相位调制器；

10—光放大器； 11—光滤波器； 12—光电探测器；

13—毫米波放大器； 14—天线。

具体实施方式

如图1所示，本发明的基于推挽调制器的电矢量毫米波生成系统，包括数字信号处理器1、外腔激光器2和与外腔激光器2的输出端连接的推挽调制器，以及与推挽调制器连接的直流偏置电压源3；所述数字信号处理器1的输出端接有第一模数转换器4和第二模数转换器5，所述第一模数转换器4的输出端接有第一射频驱动器6，所述第二模数转换器5的输出端接有第二射频驱动器7，所述推挽调制器包括相互推挽工作的第一相位调制器8和第二相位调制器9，所述第一相位调制器8与第一射频驱动器6的输出端连接，所述第二相位调制器9与第二射频驱动器7的输出端连接，所述推挽调制器的输出端接有光放大器10，所述光放大器10的输出端接有光滤波器11，所述光滤波器11的输出端接有光电探测器12，所述光电探测器12的输出端接有毫米波放大器13，所述毫米波放大器13的输出端接有用于将电矢量毫米波信号发射到自由空间的天线14。

具体实施时，推挽调制器由上下位置的第一相位调制器8和第二相位调制器9组成，所述第一相位调制器8和第二相位调制器9相互推挽工作，当推挽调制器工作在线性区时，直流偏置电压源3偏置在推挽调制器的正交点上，推挽调制器共有4个输入端口和1个输出端口，所述外腔激光器2、直流偏置电压源3、第一射频驱动器6和第二射频驱动器7分别与推挽调制器的4个输入端口连接，所述光放大器10与推挽调制器的1个输出端口连接。

本实施例中，所述光放大器10为掺铒光纤放大器。

本实施例中，所述天线14为卡塞格伦天线。

本实施例中，所述第一相位调制器8与直流偏置电压源3之间，以及第二相位调制器9与直流偏置电压源3之间均采用普通电缆连接。

本实施例中，所述外腔激光器2与推挽调制器之间、推挽调制器与光放大器10之间、光放大器10与光滤波器11之间、光滤波器11与光电探测器12之间，以及光电探测器12与毫米波放大器13之间均采用单模光纤连接。

本实施例中，所述数字信号处理器1与第一模数转换器4和第二模数转换器5之间、第一模数转换器4与第一射频驱动器6之间、第二模数转换器5与第二射频驱动器7之间、第一射频驱动器6与第一相位调制器8之间，以及第二射频驱动器7与第二相位调制器9之间均采用高频同轴电缆连接。

本发明的基于推挽调制器的电矢量毫米波生成的方法包括以下步骤：

步骤一、所述数字信号处理器1生成复数信号Data，并将复数信号Data分离成实部数字信号和虚部数字信号；

步骤二、所述第一模数转换器4将复数信号Data的实部数字信号转换为模拟信号；所述第二模数转换器5将复数信号Data的虚部数字信号转换为模拟信号；

步骤三、信号Data的实部模拟信号通过第一射频驱动器6放大后传输到推挽调制器的第一相位调制器8中；信号Data的虚部模拟信号通过第二射频驱动器7放大后传输到推挽调制器的第二相位调制器9中；

步骤四、所述外腔激光器2生成连续激光信号通过单模光纤传输到推挽调制器中，连续激光信号分成上路连续光信号和下路连续光信号；

步骤五、上路连续光信号传输到第一相位调制器8中，被信号Data的实部模拟信号调制；下路连续光信号传输到第二相位调制器9中，被信号Data的虚部模拟信号调制；

步骤六、调制后的两路光信号在推挽调制器的输出端叠加，叠加后的信号表示为：

其中，R为推挽调制器的光电响应系数，Real(Data)为数字信号处理后产生的复数形式调制矢量信号的实部，Imaga(Data)为数字信号处理后产生的复数形式调制矢量信号的虚部，i为虚数，A为直流电压，B为基带调制的矢量信号，w₁为子载波1的角频率，w₂为子载波2的角频率，t为时间，e为自然对数的底，DC为推挽调制器在没有调制信号时的光输出；

步骤七、经过推挽调制器后的光信号传输到光放大器10中，进行信号放大；

步骤八、经过光放大器10放大后的光信号传输到光滤波器11中，进行光信号过滤；

步骤九、经过光滤波器11过滤后的光信号传输到光电探测器12中，进行光电转换，光电转换时发生拍频效应产生的拍频信号即为电矢量毫米波信号；

具体实施时，上下两个边带信号进行光电转换时会发生拍频效应，拍频后的信号频率取决于上下两个边带信号的频率差，经过光电探测器12后的信号变为电信号，光毫米波信号的幅度和相位能够通过数字信号处理器1进行调制，得到的毫米波信号中包含有调幅和调相的信息，即为一个光矢量毫米波信号，经过光电探测器12后，光矢量毫米波信号转换为电矢量毫米波信号。

步骤十、经过光电探测器12转换得到的电矢量毫米波信号传输到毫米波放大器13中，进行电矢量毫米波信号放大；

步骤十一、经过毫米波放大器13放大后的电矢量毫米波信号通过高频同轴电缆传输到天线14，利用天线14将电矢量毫米波信号发射到自由空间，得到无线的电矢量毫米波信号。

为了验证本发明能够产生的技术效果，对本发明给予推挽调制器的电矢量毫米波生成系统生成的电矢量毫米波信号，进行了ROF系统传输实验，在发射端，利用QPSK协议，产生了4Gbaud，80GHz的光矢量毫米波信号，其中产生的光矢量毫米波信号在单模光纤中传输了80km，光矢量毫米波信号经过光电转换后，变成电矢量毫米波信号，经过卡塞格伦天线发射，在自由空间传输了50cm；在接收端，利用相同的卡塞哥伦天线对无线信号进行接收，本地振荡器的频率为72GHz，经过混频后，将矢量毫米波信号下变频到8GHz，最后，利用高速模数转换器(ADC)进行采样，再利用数字信号处理方式对信号进行解调，实现了ROF通信的应用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。