[发明专利]一种基于双边带调制的模拟链路色散补偿方案

说明书

技术领域

本发明涉及微波光子传输领域，尤其是一种基于双边带调制的色散补偿方案。适用于模拟光链路中远距离、大动态范围的传输。

背景技术

光波分复用技术的出现和掺铒光纤放大器的发明使光通信得到迅速发展。光纤通信具有损耗低，抗电磁干扰，超宽带，易于在波长、空间、偏振上复用等很多优点。其主要问题是移动性不够。与此同时，随着对无线通信容量需求的增加，微波技术也在迅速发展。微波通信能够在任意方向上发射、易于构建和重构，实现与移动设备的互联；蜂窝式系统的出现，使微波通信具备高的频谱利用率。但目前微波频段的有限带宽成为严重问题。此时，光纤技术与微波技术相互融合成为一个重要新方向，即微波光子学。在过去的十年中，微波光子学迎来了高速的发展。然而人们发现，在传统强度调制的模拟链路(微波光子链路)中，信号在光纤中传输时，色散会使两个一阶边带产生相位差。调制信号的频率不同，引起的相位差也不同，这就导致了光电探测器探测出的微波信号功率会发生周期性衰落。当传输信号的频率正好处在衰落频率点时，色散将会严重制约微波光子链路的性能，大大降低链路的无杂散动态范围。因此如何补偿链路中的色散，提高链路动态范围，是微波光子领域非常重要的研究内容。

目前主要有两种方法用于模拟链路中的色散补偿：(1)使用不同的发射机结构，包括使用两个马赫增德尔调制器级联、强度和相位调制器并联、一个偏振调制器以及带啁啾的马赫增德尔调制器等；(2)基于双驱动马赫增德尔调制器或者双平行马赫增德尔调制器的单边带调制方法。

前面所描述方案都可以很好的补偿模拟链路中因色散而引起的微波信号功率衰落，但是同时也都存在着自身的一些缺点。例如方案(1)通过使用复杂的发射机结构，而大大提高了系统的复杂性。同时多个调制器的使用也增加了系统的成本；方案(2)在一定程度上简化了系统结构，但是波长可调、带宽较宽的单边带调制很难实现。

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是提供一种基于双边带调制的色散补偿器，使之具有结构简单，成本较低，易于实现，以及可调性好的优点。本发明可以将某一衰落点移动到任意其他频率处，因此实现了对这一频率点的色散补偿。

本发明的目的是基于如下分析和方案提出及实现的：

一种在模拟链路中基于双边带调制的色散补偿器，由光源101、双驱动马赫增德尔调制器102、射频信号源103、功分器104、电延时器105、可调电源单元106、单模光纤107以及光电探测器108构成；其中调制器102上具有两个微波信号输入口102-1和102-2及一个偏置电压输入端口102-3；信号从调制器102中输出产生一个双边带调制信号，在信号传输前，通过改变一阶边带与载波之间的相对相位差，实现对模拟链路中光色散引起的信号功率衰落的补偿。

本发明的目的还在于，在如上的硬件设备上实现在模拟链路中基于双边带调制的色散方法，具体方案如下：通过调节可调电源单元106来改变调制器102的偏置电压，以及调节电延时器105来改变输入信号间的延迟，这样可以控制一阶边带与载波的相对相位。当相对相位不为零时，称为预失真处理。光信号在通过色散介质之前，使上、下两个边带引入一个预失真相位差，这个预失真信号通过色散介质后又会由色散引入一个相位差，通过调节预失真相位差从而控制链路的频率响应曲线，进而实现色散的补偿。

在传统强度调制模拟链路中，将微波信号加到载波上，会产生两个一阶边带，再通过色散的作用，一阶边带与载波之间的相对相位差会发生改变。这样经过光电探测器的接受，会使微波信号的频率产生周期性的衰落。因此，我们提出的基于双边带模拟链路中的色散补偿方案，通过调节相移器以及电压，使两个一阶边带与载波在传输之前就产生一个相位差。这样通过一定距离的单模光纤后，由发射机引起的相对相位经过色散后被补偿回来，从而通过光电探测器监测出的微波信号将不再失真。

以上过程我们可以通过数学推导来证实。双驱动马赫增德尔调制器的输出光场表达式为：

其中T_loss是调制器的插入损耗，P_in输入功率，ε是调制器的消光比。γ，Ω，φ以及分别是调制指数，角频率，调制器两臂的相位差，以及输入微波信号的相位差。这里只考虑载波和两个一阶边带的情况，则经过色散光纤和光电探测器后，光电流的表达式为：

其中是光电探测器的响应率，α光纤损耗。