[发明专利]超宽带高斯单周脉冲的光学生成装置

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信、超宽带脉冲生成技术，主要用于军用雷达、定位和通信系统中。

背景技术

超宽带技术UWB(Ultra-wideband)是一种无线载波通信技术，不采用正弦波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，具有传输速率高、抗多径能力强、功耗低、成本低、穿透能力强、低截获概率、与现有其他无线通信系统共享频谱等特点，主要用于军用雷达、定位和通信系统中。2002年2月，美国联邦通信委员会(FCC)批准了UWB技术用于民用，按照FCC的规定，从3.1GHz到10.6GHz之间的7.5GHz的带宽频率为UWB所使用的频率范围，规定UWB信号的10dB最小带宽500MHz，相对带宽大于20％，最大功率谱密度(PSD)限制为-41.3dBm/MHz以提高UWB信号的抗截获能力。但是功率谱密度的限制同样也缩小了UWB信号的覆盖范围，UWB-over-fiber技术能够解决这个问题，即中心站与基站之间通过光纤连接，光纤具有损耗低以及带宽大的优点，利用光纤传输UWB信号能够轻易的将UWB信号传送到数百公里之外，这项技术已经成为个人无线局域网的首选技术。

普遍应用于UWB-over-fiber技术的UWB脉冲波形有高斯单周脉冲和高斯双胶合透镜脉冲两种，分别是高斯脉冲的一次和二次积分形式，相比其他类型脉冲，高斯单周脉冲和高斯双胶合透镜脉冲具有高比特速率和抗多径效应等特性。目前光学生成高斯单周脉冲的方法有微波微分器法和应用单边带调制和光学频移键控方法等。但是这些方法都普遍存在结构复杂，成本高和可调节性能低的缺点。

发明内容

本发明提供一种结构简单，成本低且具有较强可调性能的方案，其核心器件是光纤时延线和两个电光相位调制器，分别为第一电光相位调制器和第二电光相位调制器，利用偏置电路将第二电光相位调制器的高斯调制信号进行偏置，然后通过调整高斯调制脉冲参数和光纤时延线的延时参数，得到符合美国电信联盟FCC定义的超宽带脉冲。

本发明的技术方案：

超宽带高斯单周脉冲的光学生成装置，该装置包括：激光器、高斯脉冲生成装置、光分路器、第一电光相位调制器、第二电光相位调制器、偏置电压发生器、电加法器、光纤时延线、光合路器和光电二极管。

具体连接为：

激光器输出端接光分路器输入端。

光分路器的一个输出端接第一电光相位调制器的光载波输入端，光分路器的另一个输出端接第二电光相位调制器的光载波输入端。

第一电光相位调制器的输出端接光合路器的一个光输入端，第一电光相位调制器的电信号输入端接高斯脉冲生成装置的一个电信号输出端。

第二电光相位调制器的电信号输入端接电加法器电信号输出端，光相位调制器的输出端接光纤时延线输入端。

电加法器一个信号输入端接高斯脉冲生成装置的另一个电信号输出端，电加法器另一个信号输入端接偏置电压发生器的电压输出端。

光纤时延线的输出端接光合路器的另一个光输入端，光合路器的输出端接光电二极管的光输入端。

设置第一电光相位调制器的调相系数β₁和第二电光相位调制器的调相系数β₂，满足β₁＝β₂＝β。

设置高斯脉冲生成装置的输出高斯脉冲振幅A_p和偏置电压发生器的输出偏置电压V_bias，满足A_p×β＝V_biax×β＝π/2。

设置激光器输出激光的中心频率f_c和光纤时延线的延时参数τ满足f_c×τ＝k，其中k为正整数。

由光电二极管输出信号含有高斯单周脉冲sin[β(g(t)-g(t-τ))]的成分。