[发明专利]一种提高星间微波光子链路动态范围的系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于动态范围拓展技术领域，具体涉及一种提高星间微波光子链路动态范围的系统及其方法。 

背景技术

近年来，融合了微波和光子技术优势的微波光子技术在有线电视、光纤无线系统和光控相控阵网络等方面得到了广泛应用。星上采用微波光子技术，利用微波通信的宽覆盖、灵活性和激光传输的低损耗、大带宽优势，实现多路微波信号的高效中继转发。在极大降低有效载荷的重量和体积的同时，可提高系统的抗电磁干扰能力和电磁兼容性，且具有极好的射频隔离性。 

而现在在星间微波光子链路中，中继星接收来自用户星的多路微波信号，通过马赫-曾德尔调制器调制到光载波上，发送到另一颗中继星上。然而由于调制器固有的非线性响应，会产生高次谐波和交调分量，其中位于系统通带内的三阶交调对链路影响最大，会极大降低星间微波光子链路的动态范围。目前提高微波光子链路动态范围的方法主要集中在调制器非线性抑制上，调制器非线性抑制方法主要有两类：第一类是根据调制器的响应曲线，在信号源和调制器之间附加一个响应函数与之互补的补偿模块，二者相乘实现线性响应。这种方法限于器件和数模转换精度的影响，并不适用于星上微波毫米波及宽带应用。第二类是采用双平行调制器，通过调节射频信号功分比、光功率比、调制器工作点等参数，使两个调制器产生大小相等、方向相反的两组三阶非线性信号，合成后互相抵消。这种方法需要对调制器三个偏置点精确控制，才能达到良好的非线性抑制效果，实现难度大。现在还没有一种既能满足星上宽带应用需求，又简单可行的提高星间微波光子链路动态范围的系统或者方法。 

发明内容

本发明提供一种提高星间微波光子链路动态范围的系统及其方法，包括激光器，激光器同第一光纤耦合器相连接，第一光纤耦合器也同双驱动马赫-曾德尔调制器和光衰减器相连接，光衰减器还同光移相器相连接，光移相器和双驱动马赫-曾德尔调制器也同第二光纤耦合器相连接，第二光纤耦合器还同光检测器相连接，另外双驱动马赫-曾德尔调制器还同多工器相连接。并结合其方法有效地实现了一种既能满足星上宽带应用需求，又简单可行的提高星间微波光子链路动态范围的系统和方法。另外，本发明实际上是提供了一种高线性度调制器结构和方法。其特征在于通过高线性度调制器的非线性抑制和噪声抑制的作用，提高星间微波光子链路无杂散动态范围（SFDR）。一路光信号作为光载波实现多路微波信号的电光调制，另一路通过光衰减器和光移相器改变载波的幅度和相位，两路信号相干合成，抵消三阶交调失真的两个来源，从而达到抑制三阶交调失真的目的。另一方面，马赫-曾德尔调制器的直流偏置点设置在低偏置点，降低链路的噪声。这种高线性度调制器结构既抑制了三阶交调失真，又降低了噪声，可以极大提高星间微波光子链路的动态范围。 

为实现上述目的，本发明的技术方案为： 

一种提高星间微波光子链路动态范围的系统，包括激光器1，激光器1同第一光纤耦合器2相连接，第一光纤耦合器2也同双驱动马赫-曾德尔调制器3和光衰减器4相连接，光衰减器4还同光移相器5相连接，光移相器5和双驱动马赫-曾德尔调制器3也同第二光纤耦合器6相连接，第二光纤耦合器6还同光检测器7相连接，另外双驱动马赫-曾德尔调制器3还同多工器8相连接。

所述的第一光纤耦合器2和第二光纤耦合器6均为3dB光纤耦合器，所述的双驱动马赫-曾德尔调制器3、光衰减器4以及光移相器5之间的性能参数存在如下公式（1）的关系： 

其中θ=πV_DC/V_π为双驱动马赫-曾德尔调制器的直流偏置相移，V_DC为直流偏置相移，V_π为双驱动马赫-曾德尔调制器3的半波电压，α为光衰减器衰减，φ为光移相器相移，另外光衰减器4为可变光衰减器。

所述的提高星间微波光子链路动态范围的系统的方法，步骤如下： 

步骤1：激光器1发出的光信号通过第一光纤耦合器2分成两路，由此得到两路光信号；

步骤2：多路微波信号通过多工器8作用后合成一路宽带信号，该一路宽带信号输入到双驱动马赫-曾德尔调制器3中； 

步骤3：以两路光信号中的一路光信号作为载波，输入到双驱动马赫-曾德尔调制器3中与一路宽带信号结合来实现宽带微波信号电光调制，宽带微波信号电光调制过程中双驱动马赫-曾德尔调制器3直流偏置点设置在低偏置点；