[发明专利]使用频率转换以在光纤上亚倍频程传输信号的系统

说明书

技术领域

本发明主要涉及光学系统和传送数字信号的方法。更具体地，本发明属于在相对长的光纤上以亚倍频程传输同时传送多个不同的模拟和数字信号的系统和方法。本方法特别但不排他地用于如下系统和方法，其将多个数字信号组合为单亚倍频程射频（RF）信号，以随后转换为被配置用于在光纤上光学传输的光束。

背景技术

关于通信系统，点对点连接为在两个节点或端点之间传送信息的连接。近年来，存在使用点对点连接在相对长的距离上传送诸如视频、音频和数字信号的数字编码信息的需要。在这点上，与铜线或同轴电缆相比，能够使用光纤从而以相对低的信号失真或衰减，在相对长的距离上传送信号。

一种跨光纤传送数字信息的方式在于，使用调制解调器在模拟信号上编码数字信号（例如，RF信号）。接下来，能够使用诸如激光二极管的光学发射器，将该RF信号转换为光束信号，然后将其引入光纤的末端。在该过程中，能够一次发射超过一个光信号。通常，为了适应传送大量信息，在光纤上变频和发射相对大带宽的RF信号，其具有多倍频程带宽。对于这些多倍频程光学传输，由光纤色散导致的组合二次失真能够在约1km或更大的光传送距离上导致显著的信号劣化。

一种解决与组合二次失真相关联的限制的方案在于，使用具有亚倍频程带宽的RF信号。例如，标题为“Passive Optical Network with Sub-Octave Transmission”的发明的美国专利申请序列号No.12/980,008公开了，当从亚倍频程带宽选择射频载波时，能够在被动光学网络中显著降低所发射的光学信号中的不期望的二次失真，该专利为本发明的相同受让人所有，并且通过引用将其并入。此外，通过频率上变频以在亚倍频程带中传输信号，能够避免多波长光学传输中的频率干扰。

鉴于上述问题，本发明的目标在于提供一种用于在大于约1km的距离上在单一光纤上光学传送多个数字信号的系统和方法。本发明的另一目标是提供一种用于在点对点通信连接上传送多个数字信号期间降低组合二次失真的不利影响的系统和方法。本发明的又一目标在于提供一种用于使用频率转换以在易于使用、相对易于制造并且比较成本有效的光纤上亚倍频带传输信号的系统和方法。

发明内容

根据本发明，一种用于在光纤上传送多个数字信号（即“n”个数字信号）的系统包括一个或多个调制解调器，用于在相应的模拟载波信号上调制每个数字信号。这产生“n”个RF信号，并且通常每个RF信号都具有基本相同的初始载波频带（F₀）。该系统也包括多个上变频器，对于RF信号的每个都有一个上变频器。

功能上，每个上变频器都对相应的RF信号操作，以输出具有包括大于（F₀）的频率的频带的RF信号。例如，第一上变频器对第一RF信号操作，以输出包括频率（F₁）的频带，第二上变频器对第二RF信号操作，以输出包括频率（F₂）的频带，等等，第n上变频器对第n RF信号操作，以输出包括频率（F_n）的频带。此外，对于本发明，每个频带都能够包括所调制的信号的两个边带（即，双边带（DSB）或仅单边带（SSB））。例如，可以使用合适的滤波器或单边带（SSB）混频器（mixer）产生单边带信号。

对于本系统，由“n”个上变频器（以及一些情况下的滤波器）输出的“n”个频带在单亚倍频程内不重叠并且间隔开。因而，由上变频器输出的所有频率都处于f_L和f_H之间的频谱内，其中2f_L-f_H>0。然后，使用RF合路器（combiner）组合由上变频器输出的频带，并且经组合的信号被引导至光学发射器。在光学发射器处，经组合的RF信号被转换为例如具有波长（λ₁）的光学信号，该光学信号被引导到光纤的末端处。

在更多的结构细节中，每个上变频器都包括本地振荡器和混频器。为了产生上述间隔开的频带，每个上变频器的本地振荡器都输出独特频率，F_LO,1、F_LO,2…F_LO,n。例如，第一上变频器的混频器将第一RF信号与F_LO,1混合，以输出包括（F₁）的频带，第二上变频器的混频器将第二RF信号与F_LO,2混合，以输出包括（F₂）的频带，等等。