[发明专利]基于光子学产生射频频移键控信号的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种信息通信领域的方法，具体是一种采用单个强度调制器的基于光子学产生射频频移键控信号（Frequency shifting key,FSK）的方法。 

背景技术

在无线通信领域，信息与通信技术给人类社会带来了翻天覆地的变化，随着各种大数据，视频和网络会议等大流量数据对于系统的影响，接入网系统所需要的带宽急剧增加，因此需要新的技术来提升无线网络系统的容量。传统的无线网络包括很多调制码型，包括：开关键控信号（On-off key，OOK），相位调制信号（Phase-shifting-key，PSK），正交幅度调制（Quadrature amplitude modulation，QAM），频移键控信号（Frequency shifting key,FSK）等调制码型。频率调制信号FSK有自身特有的优势，它可以有效的提升无线系统的容量，然而受限于射频信号的频率产生的FSK信号所能携带的数据率不能过高，要得到Gb/s的传输数据率才能提升系统传输数据的潜力。 

FSK信号（Frequency-shifting keying）是通信中传输中常用的一种调制码型,抗噪声与抗衰减的性能较好，并且容易实现。在常见的FSK调制系统中两个不同的射频频率承载二进制1和0的信号。在数字通信系统中，很多通信就是通过FSK调制信号进行传输的。传输时把二进制数据转换成FSK信号传输，同时在接收端再将接收到的其解调成二进制数据，在二进制频移键控中，幅度恒定不变的信号通过不同的射频信号传递二进制的1和0。常用产生FSK信号的方案是根据输入的数据比特是0还是1，在不同的射频振荡器之间切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的，因此这种FSK信号称为不连续FSK信号。由于要传递高速的数据信号，因此载波的频率需求逐渐增加，因此只有通过高频的射频振荡器才能满足需求，这样大大的增加了产生高速FSK信号的成本和相应的复杂度。因此通过光子学的技术来产生高速的FSK信号成为一个很重要的产生方案，可以有效降级复杂度和成本。 

经过对于现有技术的检索发现，2010年的VLSI Circuits(VLSIC)会议论文：Huaide Wang;Meng-Hsiung Hung;Yu-Ching Yeh和Jri Lee,“A60-GHz FSK transceiver with automatically-calibrated demodulator in90-nm CMOS,”由Huaide Wang提出用CMOS90nm工艺水平生产的射频芯片产生60GHz的FSK信号但是受限于射频信号调制速率的限制，其数据率只能达到500Mb/s，同时产生的芯片相对复杂，这样大大增加产生FSK调制信号所需的成本。 

进一步检索发现，2013年Optics Express第21卷1期的论文：Peng Xiang,Xiaoping Zheng,Hanyi Zhang,Yuquan Li和Yinfang Chen，“A novel approach to photonic generation of RF binary digital modulation signals,”清华大学的Peng Xiang人提出，将重复率为GHz的皮秒（ps）信号，通过进行偏振调制（Polarization modulation）然后在两个偏振态上分别进行不同的时间延时自相干处理，因此在每个偏振态上可以产生不同的调制信号，产生不同的射频频率同时两路数据相反，因此实现了高频高速的FSK信号的产生，然而方案中需要昂贵的ps激光器，外相位调制，偏振控制和多次的次延迟相干处理，因此十分复杂。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种单个强度调制器的光子学产生射频频移键控信号的方法，实现了频移键控信号产生的简便性和可调节性。 

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明将脉冲信号源产生的振幅键控信号与射频源产生的时钟信号进行混频，再与振幅键控信号进行叠加，得到包含两个幅度不同正弦信号的方波信号，将该方波信号放大后输出至马赫曾德尔调制器的射频输入端，并在马赫曾德尔调制器的控制端上施加偏置电压，使得马赫曾德尔调制器输出射频频移键控信号，实现电信号与光信号的转换。