基于偏振复用-双平行马赫-曾德尔调制器的可调倍频因子微波移相信号生成

提出一种基于偏振复用-双平行马赫-曾德尔调制器的可调倍频因子微波移相信号生成新方案。在不使用滤波器的情况下,通过改变调制器的射频驱动信号和直流偏置电压,可以生成2倍频、4倍频、6倍频、8倍频微波信号,同时控制检偏器与调制器主轴之间的夹角,就能实现相位0°~360°连续可调。仿真结果表明,频率为5 GHz的射频信号可以转换为10、20、30、40 GHz的全范围线性相移微波信号,相位连续变化过程中,功率波动小于0.5 dB,并且该方案具有良好的频率可调谐性。此外,研究分析了该方案的工作频率范围,以及调制器消光比、直流偏置电压漂移和电移相器幅相不平衡对系统性能的影响。

基于DP-DPMZM的双通道微波光子下变频方案

为了实现多通道的微波光子下变频,提高变频链路性能,提出一种使用单个集成调制器实现的微波光子下变频方案,该方案利用偏振复用特性实现双通道下变频功能。仿真与实验结果表明:当子调制器设置在最小传输点时,可实现载波抑制双边带调制,光载波抑制比达到29 dB;双通道分别独立地将射频信号下变频转换为中频信号,杂散抑制比达30 dB左右,2个通道的无杂散动态范围(SFDR)分别达到110.4 dB·Hz^(2/3)、113.4 dB·Hz^(2/3)。

基于偏振复用光调制器产生PDM-16QAM射频信号

提出了一种采用单个光调制器产生频率稳定、偏振复用的矢量毫米波信号新方案。通过将双极化马赫-曾德尔调制(DP-MZM)和偏振复用16阶正交幅度调制(PDM-16QAM)相结合,实现了PDM-16QAM信号在系统链路中的有效传输,传输速率为64 Gbit/s@28 GHz,误码率被控制在4.2×10-2以内。系统结构简单,频谱效率高,传输速率大幅提升,在未来光载无线通信网络中具有巨大的应用价值。

基于PDM-DPMZM的大动态范围微波光子I/Q下变频系统

针对被目前大多微波光子I/Q下变频系统忽视的非线性失真问题,提出了一种基于偏振复用双平行马赫增德尔调制器(Polarization Division Multiplexing Dual-Parallel Mach-Zehnder Modulator,PDM-DPMZM)的大动态范围微波光子I/Q下变频系统.利用PDM-DPMZM并行地调制射频、本振和镜像信号,调节调制器的直流偏置并进行驱动信号功率控制,能够实现I/Q下变频及镜像干扰抑制,同时抑制三阶交调失真.实验结果表明,所提方案最终可以实现超过44 dB的镜像抑制,系统的无杂散动态范围达到110.5(dB·Hz^(4/5)).在5~20 GHz工作频率范围内,相位失衡和幅度失衡分别低于0.8°和0.6 dB.

基于电光调制器的微波信号倍频技术研究进展

基于电光调制器产生微波信号的倍频方法结构简单、调谐性好、稳定性较高,为产生毫米波频段乃至太赫兹频段信号提供了一种有效的解决方法。重点介绍了基于电光调制器的几种典型倍频方案与关键技术及其最新研究进展,综合比较了各个方案的优缺点,并给出了下一步研究与发展的方向。

基于载波抑制单边带调制的微波光子混频方案

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。

基于单光路偏振复用的微波瞬时频率测量方案

提出一种基于单光路偏振复用技术的微波瞬时频率测量方案。该方案仅需要一个双偏振-双驱动的马赫-曾德尔调制器来提供受激布里渊散射所需的泵浦光与探测光。与现有的双路布里渊散射方案相比,本方案结构简单,系统体积明显减小,泵浦光与探测光干涉稳定且可控,且系统的稳定性增强了。待测微波信号经过载波抑制双边带调制后作为泵浦光,扫频探测信号经过相位调制后作为探测光,利用受激布里渊散射效应实现从相位调制到强度调制的转换。通过建立扫描频率与输出光功率的映射关系,实现了微波信号瞬时频率测量。此外,建立了理论模型和仿真模型来分析泵浦光波长抖动、直流偏置点漂移、电移相器相位漂移,以及泵浦光、探测光偏振状态偏移对频率测量精度的影响。研究结果表明,该方案可以实现30 GHz以上微波信号的频率测量,且最大绝对测量误差不超过30 MHz,相对测量误差低于2%。该方法通过增大扫频探测信号的扫描范围和调制器的调制频率范围,可进一步扩展频率测量范围,在低成本、宽频谱的雷达侦测领域具有良好的应用前景。

一种基于DPMZM的16倍频光生毫米波方案

为提高光载无线(RoF)中光生毫米波的倍频系数及降低系统的复杂度,提出了一种基于双平行马赫曾德尔调制器(Dual-Parallel Mach-Zehnder Modulator,DPMZM)和偏振复用技术的抑制载波的16倍频毫米波信号产生方案。推导了理想情况下倍频方案的产生机理。在仿真实验中,分别分析了调制器调制指数、消光比、电移相器相移、偏振器件角度漂移等非理想因素对系统光边带抑制比(OSSR)和射频杂散抑制比(RFSSR)的影响。结果显示,当合理设置各参数的取值范围,其对应的OSSR和RFSSR的饱和值高达29.88 dB和23.9 dB。该方案在一定程度上简化了16倍频的系统模型且生成的毫米波信号性能较为高效、频谱纯度较好,对实际系统设计具有一定的参考价值,为微波光子学的发展提供了新途径。

基于偏振复用的单边带光生毫米波传输系统的研究

光子辅助的毫米波通信因其超带宽优势在下一代宽带无线接入网中有着广泛的应用前景,本文基于单个激光源和一个双极化马赫-曾德尔调制器(dual-polarization Mach-Zehnder modulator,DP-MZM)的光路结构产生了频率稳定的偏振复用毫米波信号,联合VPI与MATLAB仿真环境对单边带(single sideband,SSB)偏振复用四相相移键控(polarization-division-multiplexing,PDM)quadrature phase shift keying,QPSK、16阶正交幅度调制(16-ary quadrature amplitude modulation,16QAM)和32阶正交幅度调制(32-ary quadrature amplitude modulation,32QAM)信号分别实现了70 km、65 km与50 km的有效传输,并结合概率整形(probability shaping,PS)技术在28 GHz波段上,以相同净比特传输速率对比分析了均匀16QAM与PS-16QAM,均匀32QAM与PS-32QAM的SSB矢量毫米波(millimeter wave,MMW)信号在光纤传输条件下的误码率(bit error rate,BER)性能。仿真结果表明:在相同净比特速率,以硬判决阈值3.8×10^(-3)为判断条件,在普通单模光纤(single-mode fiber,SMF)传输系统中,PS-16QAM/32QAM信号光功率约有0.3 dBm的提升,非线性光纤(nonlinear fiber NLF)传输系统中,PS-16QAM信号光功率约有0.8 dBm的提升,PS-32QAM信号光功率约有0.5 dBm的提升,结果表明:经过PS后的MMW信号光纤传输性能有明显改善。

实现125.52 Gbit/s PDM-QPSK信号在光载无线系统中的实时传输

光载无线通信(RoF)系统结合了光纤和无线通信的优势,具有大带宽、低损耗、灵活移动等特性,在未来超5G/6G通信网络中有广阔的发展前景。这里实现了传输速率超过100 Gbit/s的偏振复用正交相移键控(PDM-QPSK)信号在基于商用光传送网(OTN)实时处理的RoF系统中的有效传输。分别实验演示了频率为22 GHz、传输速率为125.52 Gbit/s的PDM-QPSK信号在20 km+25 km两跨光纤和频率为60 GHz、传输速率为125.52 Gbit/s的PDM-QPSK信号在20 km+25 km两跨光纤和1 cm无线链路中的传输。结果显示启用开销为15%的软判决前向纠错(SD-FEC)编码可以实现无差错传输。另外,提出在实时处理的RoF系统中采用集成的双极化马赫-曾德尔调制器(DP-MZM)进行偏振调制的新方法,RoF系统降低了系统复杂度,在未来移动数据通信网络中有很大的应用价值。

一种可重构双输出微波光子变频器的设计与仿真

提出了一种可重构双输出微波光子变频器,该变频器可以实现上变频、下变频和同相/正交(I/Q)上变频。通过改变偏振复用‐双平行马赫曾德尔调制器的驱动信号,可以重构生成上、下变频信号以及上变频的上、下边带信号或矢量信号,且能同时单独输出两路变频信号。利用偏振控制器在正交偏振方向上巧妙地消除了本振信号的正/负一阶光边带,避免了滤波器的使用,进而实现了频率的大范围可调谐。仿真结果表明:所提变频器可在1~59 GHz带宽范围内单独输出两路任意频率的信号,杂散边带抑制比大于30 dB;加载I/Q基带信号可以进行I/Q上变频,生成两路高频64阶正交振幅调制(64QAM)矢量信号,误差矢量幅度小于3.5%。所提变频方案能消除光纤色散引起的功率周期性衰落效应,系统的无杂散动态范围为107.1 dB·Hz2/3。此外,分析了直流偏置电压漂移、电移相器相位不平衡、偏振控制器偏振漂移等非理想因素对变频器性能的影响。