專利名稱：利用環(huán)形諧振腔產(chǎn)生毫米波的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種副載波信號(hào)的產(chǎn)生方法，特別涉及一種利用環(huán)形諧振腔 產(chǎn)生毫米波的方法。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)通信技術(shù)、無線接入網(wǎng)等技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)副載波的通信容 量的需求越來越高。為了提高信息的容量，電磁波的頻率必須進(jìn)一步提高。 從目前的微波波段提高到毫米波波段，是下一代包括無線通信在內(nèi)的各種相 關(guān)技術(shù)發(fā)展最有希望的目標(biāo)，受到各國(guó)科技界的重視。毫米波副載波光通信 需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題就是毫米波的產(chǎn)生。近年來毫米波發(fā)生器的研究工 作已經(jīng)有了很多報(bào)道，提出了多種技術(shù)方案，大致上可以分成三種類型一 是使用外部光學(xué)調(diào)制器法，即利用外部光學(xué)調(diào)制器實(shí)現(xiàn)在毫米波頻段的調(diào) 制。但是這種方法產(chǎn)生的毫米波信號(hào)功率隨著傳輸距離和載波頻率呈現(xiàn)周期 性的變化，為此需要采用單邊帶調(diào)制、光纖光柵色散補(bǔ)償和光學(xué)相位共軛等 方法加以補(bǔ)償；二是采用低頻微波副載波光纖傳輸和在基站實(shí)現(xiàn)頻率上轉(zhuǎn)換 的技術(shù)。但是在基站中需要增加一個(gè)頻率上轉(zhuǎn)換器和相關(guān)的毫米波電路設(shè) 備，增加了基站的復(fù)雜性和成本；三是光外差的方法，光外差的方法是傳輸 兩個(gè)頻率差等于所需要的毫米波頻率的窄線寬光波，其中之一攜帶了需要傳 輸信息的基帶數(shù)據(jù)，在基站通過外差產(chǎn)生毫米波載波信號(hào)。因?yàn)樵诠馔獠罘?中采用了兩個(gè)半導(dǎo)體激光器，它們存在隨機(jī)的相位噪聲。由此產(chǎn)生的拍頻毫 米波信號(hào)也將存在相位噪聲。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)在毫米波的產(chǎn)生復(fù)雜、成本高或有噪聲的問題，提出了一種 利用環(huán)形諧振腔產(chǎn)生毫米波的方法，用此方法產(chǎn)生亳米波成本低、工作可
罪
、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，還非常易于進(jìn)行毫米波波形的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種利用環(huán)形諧振腔產(chǎn)生毫米波的方法，包括如 下步驟
1) 、信號(hào)光和泵浦光通過第一耦合器輸入到環(huán)形諧振腔，其中泵浦光功率、 作用時(shí)間和初始輸入脈沖寬度可調(diào)；
2) 、環(huán)形諧振腔輸出經(jīng)過第二耦合器后進(jìn)入高速光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；
3) 、最后經(jīng)帶通濾波器來實(shí)現(xiàn)濾波后輸出毫米波。
所述輸入到環(huán)形腔中的光脈沖是高斯脈沖。
所述信號(hào)光和泵浦光的波長(zhǎng)分別為1550nm和980nm。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明利用環(huán)形諧振腔產(chǎn)生毫米波的方法，用 此方法產(chǎn)生毫米波具有制作成本低、方便調(diào)諧、毫米波信號(hào)性能優(yōu)良的優(yōu) 點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明利用環(huán)形諧振腔產(chǎn)生毫米波的方法中產(chǎn)生毫米波路徑示意圖； 圖2為本發(fā)明利用環(huán)形諧振腔產(chǎn)生毫米波的方法得到的毫米波示意圖。
具體實(shí)施例方式
對(duì)于一個(gè)高斯脈沖，其在時(shí)域內(nèi)通常的表達(dá)式為
五々)^exp - exp[/(2y〗 (1) L 2r」
對(duì)上式進(jìn)行傅里葉變換，得到高斯脈沖的頻域表達(dá)式為2r2
exp[z'^y]exp[-= V^rexp
-〗r O- 0)
(2)
對(duì)于波導(dǎo)環(huán)形諧振腔，其頻域傳輸函數(shù)通過推導(dǎo)可以得到:
柳/、
,.柳《 ， * exp(—z-) —
_^_
&exp(-/^^)-1
(3)
式中"為波導(dǎo)等效折射率，Z為環(huán)形腔的周長(zhǎng)。Z為環(huán)形腔的損耗因子， 7 = exp(-"/)。直通臂的光振幅耦合系數(shù)為^。耦合器的光功率分束比為 A:2 :(1-A2)。
當(dāng)高斯脈沖通過環(huán)形諧振腔時(shí)，輸出脈沖在頻域上的表達(dá)式為
12, 、2
r exp(-z' _ ^ _^_
At* exp(-/ _ i
(4)
輸出脈沖在時(shí)域上的表達(dá)式可以通過傅里葉逆變換得到:
(5)
,2 . /則/
」=r + "--
其中 c
利用公式(5)，適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)波導(dǎo)環(huán)形諧振腔的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以將一個(gè)超 短的ps量級(jí)的脈沖變換為一個(gè)間隔為毫米波頻率的脈沖序列，然后通過光
電二極管的光電轉(zhuǎn)換，可以獲得毫米波頻率的射頻信號(hào)的輸出?？梢酝ㄟ^調(diào) 節(jié)泵浦光功率，泵浦光作用時(shí)間和初始輸入脈沖寬度調(diào)節(jié)輸出毫米波的性
能，方便對(duì)毫米波進(jìn)行調(diào)節(jié)(如圖1產(chǎn)生毫米波路徑示意圖，信號(hào)光通過端口 1，泵浦光通過耦合器
2輸入到環(huán)形諧振腔3，經(jīng)過耦合器4后進(jìn)入高速光電探測(cè)器5進(jìn)行光電轉(zhuǎn) 換，最后經(jīng)帶通濾波器6來實(shí)現(xiàn)濾波性能，輸出毫米波信號(hào)。
假設(shè)環(huán)形諧振腔的腔長(zhǎng)為5mm，有效折射率為1.5，信號(hào)光的波長(zhǎng)為 1550nm，環(huán)形諧振腔的損耗因子為0.9，直通臂的振幅耦合系數(shù)為0.7，輸 入泵浦光波長(zhǎng)為980nm，輸入脈沖的寬度為6ps。那么相對(duì)應(yīng)的毫米波信號(hào) 頻率為40GHz，輸出脈沖在頻域上的分布如圖2所示。
權(quán)利要求
1、一種利用環(huán)形諧振腔產(chǎn)生毫米波的方法，其特征在于，包括如下步驟1)、信號(hào)光和泵浦光通過第一耦合器輸入到環(huán)形諧振腔，其中泵浦光功率、作用時(shí)間和初始輸入脈沖寬度可調(diào)；2)、環(huán)形諧振腔輸出經(jīng)過第二耦合器后進(jìn)入高速光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；3)、最后經(jīng)帶通濾波器來實(shí)現(xiàn)濾波后輸出毫米波頻率的射頻信號(hào)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述利用環(huán)形諧振腔產(chǎn)生毫米波的方法，其特征在于， 所述輸入到環(huán)形腔中的光脈沖是高斯脈沖。
3 、根據(jù)權(quán)利要求1所述利用環(huán)形諧振腔產(chǎn)生毫米波的方法，其特征在于， 所述信號(hào)光和泵浦光的波長(zhǎng)分別為1550nm和980rnn。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用環(huán)形諧振腔產(chǎn)生毫米波的方法，將一個(gè)超短的ps量級(jí)的脈沖通過環(huán)形諧振腔變換為一個(gè)間隔為毫米波頻率的脈沖序列，然后通過光電二極管的光電轉(zhuǎn)換，可以獲得毫米波頻率的射頻信號(hào)的輸出。用此方法產(chǎn)生毫米波具有制作成本低、方便調(diào)諧、毫米波信號(hào)性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04B10/152GK101488810SQ20091004557
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者初鳳紅 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院