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摘要

提出了一种. 通过将本振信号加载在马赫-曾德尔调制器上产生 ± 1阶本振边带, 利用光纤光栅进行边带分离, 将–1阶本振边带作为载波输入双平行马赫-曾德尔调制器进行二次调制. 中频信号通过90°电桥加载在双平行马赫-曾德尔调制器上, 并使其工作在载波抑制单边带调制状态. 最后将输出的中频单边带调制信号与光纤光栅反射的+1阶本振单边带信号进行合路拍频, 即可获得频率为2 ω _LO+ ω _IF的上变频信号. 为了验证该方法的有效性, 搭建了上变频链路并进行了性能测试, 实验结果表明链路的输出光谱和频谱较为纯净, 经过单边带调制后的光谱杂散抑制比达到了22.5 dB, 产生的本振倍频上转换信号的杂散抑制比达到了23.6 dB, 系统的无杂散动态范围达到了96.1 dB·Hz ^2/3. 该本振倍频上转换方法可有效降低对本振信号的频率需求, 并且产生的上转换信号纯净度较高, 为光载无线通信、光控相控阵雷达等系统中的高频发射提供了有效途径.

关键词:

Abstract

Frequency up-converter as an essential component of the transmitter, which is used to implement the frequency up-conversion by mixing a low-frequency intermediate frequency (IF) signal with a local oscillator (LO) signal. However, only the 1st-order sideband of the LO signal and the IF signal are used in the tradtioanal microwave photonic up-converser, thus the frequency of the up-conversion signal is ω _LO+ ω _IF. In this case, an LO with a higher frequency is needed for generating a high-frequency up-converted signal. In order to reduce the frequency requirement of the LO signal, the high-order LO singals or secondary modulation can be used to achieve high-frequency up-conversion. A microwave photonic up-converter with LO doubling based on carrier suppressing single-sideband modulation is proposed based on the cascaded structure of a Mach-Zehnder modulator (MZM) and a dual-parallel Mach-Zehnder modulator (DPMZM). The MZM is driven by an LO signal biased at the minimum transmission point for carrier suppressing double-sideband (CS-DSB) modulation. A fiber Bragg grating (FBG) is used to separate the +1st-order from －1st-order of the LO signal. The －1st-order of LO signal is then sent to a DPMZM for the secondary modulation, and the carrier suppressing single-sideband (CS-SSB) modulation is realized in order to generate the －1st-order of the IF signal by using an electrical 90° hybrid coupler. The modulated IF signal is then combined with the +1st-order LO signal reflected by the FBG and sent into the photodetector (PD) to implement the photoelectric detection. The upconverted signal with a frequency of 2 ω _LO+ ω _IFcan be detected by a PD. The experimental results show that the spur suppression ratio of the optical spectrum and the up-converter signal reach 22.5 dB and 23.6 dB, respectively. The spurious-free dynamic range of the system is 96.1 dB·Hz ^2/3. The proposed system can effectively reduce the frequency requirement of LO signal, and the purity of the electrical spectrum is largely improved which benefits from the CS-SSB modulation. The proposed microwave photonic up-converter provides an effective way for high-frequency emissions in systems such as radio-over-fiber and optically controlled phased array radar.

Keywords:

microwave photonics/
frequency up-converter/
carrier-suppressed single-sideband modulation

作者及机构信息

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3.

通信作者:王大勇,wdyong@bjut.edu.cn; 周涛,zhj_zht@163.com;

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 61871007, 61771438, 51477028)和北京市青年拔尖创新人才(批准号: CIT&TCD201504020)资助的课题.

Authors and contacts

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Corresponding author:Wang Da-Yong,wdyong@bjut.edu.cn; Zhou Tao,zhj_zht@163.com;

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61871007, 61771438, 51477028) and the Importation and Development of High-Caliber Talents Project of Beijing Municipal Institutions, China (Grant No. CIT&TCD201504020).

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