CN107682044B - 激光和微波混合传输*** - Google Patents

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Abstract

激光和微波混合传输***，属于通信技术领域，针对现有技术的不足，第一可调谐半导体激光器与第二3dB耦合器d端口相连，第二3dB耦合器f端口与第一光电探测器、高通滤波器、第二微波放大器和微波发射天线依次相连；任意波形发生器、第一微波放大器、强度调制器依次相连；第二可调谐半导体激光器与强度调制器相连，强度调制器与第一3dB耦合器a端口相连；第一3dB耦合器b端口与第二3dB耦合器e端口相连；第一3dB耦合器c端口与光放大器和激光发射天线依次相连；微波发射天线与微波接收天线相对应收发信号，微波接收天线和检波器相连；激光发射天线与光接收天线相对应收发信号，光接收天线和第二光电探测器相连。

Description

激光和微波混合传输***
技术领域
本发明涉及一种激光和微波混合传输***，属于通信技术领域；本发明可以应用于物联网、移动通信、卫星通信等诸多领域。
背景技术
为了满足未来的卫星通信***，发展激光和微波混合传输是十分必要的。在空间通信***中，卫星与卫星之间的信道几乎是真空的，可充分利用激光实现数千甚至数万公里的通信距离。而卫星和地面之间，激光通信的信道经过大气层，大气层的气候变化以及存在的大气湍流会对光产生吸收和散射，导致光的强度、频率、相位和偏振等状态发生随机变化。这些变化会使基于激光通信***的信号的捕获、跟踪变得异常困难，甚至会使通信***失效。而微波通信的性能受湍流的影响相对较小，为了有效的保障卫星与卫星之间以及卫星与地面之间的高效、持续的通信。借助激光通信和微波通信的天然互补性，未来的卫星通信***应能充分联合微波和激光通信技术的特点，采用激光和微波共存、混合的传输模式。激光和微波混合通信***作为一种能够有效解决无线通信过程中因恶劣天气而产生的***误码率上升、可用性降低等问题的解决方案。两种通信方式相互补充，可以根据对接收端接收误码率大小或信噪比值大小来选择通信链路，通过这种方式可以使通信***在面临恶劣天气时仍然具有较高可用性与可靠性。激光通信可提供高速率的通信服务，而微波通信提供的通信速率相对较低。因此，在实际使用过程中可采用激光通信链路作为主通信链路，而微波通信链路作为激光通信链路的备份链路，在主通信链路无法保证基本需求或通信中断时启用备份链路。从而保证通信链路的可靠性。激光和微波混合通信***在国内外已越来越受到重视，该***满足了用户对无线通信***高速、安全、稳定、可靠的要求，在物联网、移动通信、卫星通信等诸多领域具有巨大的应用前景。
发明内容
本发明针对现有的激光和微波混合传输***需分别基于激光通信***和微波通信***才能进行信息收发的不足，本发明提供了一种基于两个可调谐半导体激光器实现激光和微波的混合传输。
本发明采用如下技术方案：
激光和微波混合传输***，其特征是，其包括第一可调谐半导体激光器、第二可调谐半导体激光器、任意波形发生器、第一微波放大器、强度调制器、第一3dB耦合器、第二3dB耦合器、第一光电探测器、光放大器、高通滤波器、激光发射天线、第二微波放大器、微波发射天线、微波接收天线、光接收天线、检波器和第二光电探测器；第一可调谐半导体激光器与第二3dB耦合器的d端口相连，第二3dB耦合器的f端口与第一光电探测器、高通滤波器、第二微波放大器和微波发射天线依次相连；任意波形发生器、第一微波放大器、强度调制器依次相连；第二可调谐半导体激光器与强度调制器相连，强度调制器与第一3dB耦合器的a端口相连；第一3dB耦合器的b端口与第二3dB耦合器的e端口相连；第一3dB耦合器的c端口与光放大器和激光发射天线依次相连；微波发射天线与微波接收天线相对应收发信号，微波接收天线和检波器相连，示波器与检波器相连，用于观测；激光发射天线与光接收天线相对应收发信号，光接收天线和第二光电探测器相连，第二示波器与第二光电探测器相连，用于观测。
本发明的有益效果是：该***基于两个可调谐半导体激光器实现激光和微波的混合传输，它能在同一***中实现激光信号和微波信号的同时发射。通过这种方式解决了通信***在面临恶劣天气时通信中断的可能性，增加了通信***的可靠性。基于激光信号和微波信号的混合传输可增加***可靠性的优势，本发明激光和微波混合传输***在物联网、移动通信、卫星通信等诸多领域具有广泛的应用前景。
此外，本发明结构简单，其损耗低、性能稳定、易于与光纤***集成。
附图说明
图1为激光和微波混合传输***结构示意图。
图2为激光信号作为载波时解调出10Gbps的伪随机数字信号眼图。
图3为激光信号作为载波时解调出10Gbps的正弦模拟信号波形图。
图4为微波信号作为载波时解调出200Mbps的伪随机数字信号眼图。
图5为微波信号作为载波时解调出800Mbps的正弦模拟信号波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，激光和微波混合传输***，其包括第一可调谐半导体激光器1、第二可调谐半导体激光器2、任意波形发生器3、第一微波放大器4、强度调制器5、第一3dB耦合器6、第二3dB耦合器7、第一光电探测器8、光放大器9、高通滤波器10、激光发射天线11、第二微波放大器12、微波发射天线13、微波接收天线14、光接收天线15、检波器16和第二光电探测器17。第一可调谐半导体激光器1与第二3dB耦合器7的d端口相连，第二3dB耦合器7的f端口与第一光电探测器8、高通滤波器10、第二微波放大器12和微波发射天线13依次相连。任意波形发生器3、第一微波放大器4、强度调制器5依次相连。第二可调谐半导体激光器2与强度调制器5相连，强度调制器5与第一3dB耦合器6的a端口相连。第一3dB耦合器6的b端口与第二3dB耦合器7的e端口相连。第一3dB耦合器6的c端口与光放大器9和激光发射天线11依次相连。微波发射天线13与微波接收天线14相对应收发信号，微波接收天线14和检波器16相连，示波器18与检波器16相连，用于观测。激光发射天线11与光接收天线15相对应收发信号，光接收天线15和第二光电探测器17相连，第二示波器19与第二光电探测器17相连，用于观测。
第一可调谐半导体激光器1的发射波长和第二可调谐半导体激光器2的发射波长具有波长差。
任意波形发生器3用于产生不同速率的伪随机数字信号和正弦模拟信号脉冲波形。
高通滤波器10用于滤除低频分量。
调节第一可调谐半导体激光器1的发射波长为1550nm，调节第二可调谐半导体激光器2的发射波长为1550.08nm。任意波形发生器3发出信号经过第一微波放大器4放大后进去强度调制器5，第二可调谐半导体激光器2发出的激光经过强度调制器5后变成带有加载调制信息的激光信号，带有加载调制信息的激光信号进入第一3dB耦合器6的a端口，50％带有加载调制信息的激光信号从第一3dB耦合器6的c端口输出进入光放大器9放大后由激光发射天线11发射。
另外的50％带有加载调制信息的激光信号从第一3dB耦合器6的b端口输出进入第二3dB耦合器7的e端口，第一可调谐半导体激光器1发出的激光信号从第二3dB耦合器7的d端口进入，两束激光信号在第二3dB耦合器7中耦合共同进入第一光电探测器8产生带有加载调制信息的高频微波信号，带有加载调制信息的高频微波信号经过高通滤波器10滤除低频分量后经过第二微波放大器12放大后通过微波发射天线13发射。
微波发射天线13发射的加载调制信息的高频微波信号由微波接收天线14接收，该信号通过检波器16解调后进入第一示波器18用于观测。激光发射天线11发射的带有加载信息的激光信号由光接收天线15接收，该信号通过第二光电探测器17解调后进入第二示波器19用于观测。
本发明是一种基于两个可调谐半导体激光器实现激光和微波的混合传输，当采用激光信号作为载波时，可传输10Gbps的伪随机数字信号和10Gbps的正弦模拟信号，解调出10Gbps的伪随机数字信号眼图，如图2所示，该***传输的10Gbps伪随机数字信号的误码率为0。
如图3所示，该***可传输10Gbps的正弦模拟信号。
当采用微波信号作为载波时，可传输200Mbps的伪随机数字信号和800Mbps的正弦模拟信号，解调出200Mbps的伪随机数字信号眼图，如图4所示，该***传输的200Mbps伪随机数字信号的误码率为0。
如图5所示，该***可传输800Mbps的正弦模拟信号。
本实施例在同一结构中获得了激光信号和微波信号的混合传输，当采用激光信号作为载波进行传输时可传输10Gbps的伪随机数字信号和正弦模拟信号，当采用高频微波信号作为载波进行传输时可传输200Mbps的伪随机信号和800Mbps的正弦模拟信号。

Claims (4)

1.激光和微波混合传输***，其特征是，其包括第一可调谐半导体激光器(1)、第二可调谐半导体激光器(2)、任意波形发生器(3)、第一微波放大器(4)、强度调制器(5)、第一3dB耦合器(6)、第二3dB耦合器(7)、第一光电探测器(8)、光放大器(9)、高通滤波器(10)、激光发射天线(11)、第二微波放大器(12)、微波发射天线(13)、微波接收天线(14)、光接收天线(15)、检波器(16)和第二光电探测器(17)；
第一可调谐半导体激光器(1)与第二3dB耦合器(7)的d端口相连，第二3dB耦合器(7)的f端口与第一光电探测器(8)、高通滤波器(10)、第二微波放大器(12)和微波发射天线(13)依次相连；
任意波形发生器(3)、第一微波放大器(4)、强度调制器(5)依次相连；
第二可调谐半导体激光器(2)与强度调制器(5)相连，强度调制器(5)与第一3dB耦合器(6)的a端口相连；
第一3dB耦合器(6)的b端口与第二3dB耦合器(7)的e端口相连；第一3dB耦合器(6)的c端口与光放大器(9)和激光发射天线(11)依次相连；
微波发射天线(13)与微波接收天线(14)相对应收发信号，微波接收天线(14)和检波器(16)相连，示波器(18)与检波器(16)相连；
激光发射天线(11)与光接收天线(15)相对应收发信号，光接收天线(15)和第二光电探测器(17)相连，第二示波器(19)与第二光电探测器(17)相连。
2.根据权利要求1所述的激光和微波混合传输***，其特征在于，所述第一可调谐半导体激光器(1)的发射波长和第二可调谐半导体激光器(2)的发射波长具有波长差。
3.根据权利要求1所述的激光和微波混合传输***，其特征在于，所述任意波形发生器(3)用于产生不同速率的伪随机数字信号和正弦模拟信号脉冲波形。
4.根据权利要求1所述的激光和微波混合传输***，其特征在于，所述高通滤波器(10)用于滤除低频分量。
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