[发明专利]基于级联DE-MZM大范围可重构UWB的产生方法

说明书

本发明公开了一种基于级联DE‑MZM大范围可重构UWB的产生装置及方法，属于超宽带技术领域。目的是实现在不改变系统结构的情况下可以产生一阶到五阶的任意UWB信号，并且脉冲极性可调。装置包括激光器、光耦合器、第一级DE‑MZM、第二级DE‑MZM、高斯脉冲信号发生器、第一光电探测器、第二光电探测器、放大器，激光器连接光耦合器。方法为激光器产生的连续光经光耦合器后分成两路，高斯脉冲信号经过衰减和延时后分别输入到第一级DE‑MZM的两臂，第一级DE‑MZM内两臂的信号经过第一光电探测器转换成电脉冲，经过放大器的放大、衰减和延时后输入到第二级DE‑MZM的两臂中进行二次调制，调制后输出。

技术领域

本发明具体涉及一种基于级联DE-MZM大范围可重构UWB的产生装置及方法，属于超宽带技术领域。

背景技术

在短距离大容量的无线通信系统和传感网络中，超宽带(Ultra-Wideband， UWB)技术由于其特有的优点，如大带宽、低功率谱密度以及抗多径衰落等，成为了各研究机构研究的热点。而高阶UWB信号在低频处具备较低的功率，能够有效地降低对全球定位系统(Global Position System，GPS)和军用通信网络的干扰，非常适用于室内无线通信等应用场景；而且阶数越高，脉冲的中心频率越高，能量谱密度也会向高端频率移动。但是，高阶UWB信号的产生由于具有复杂的波形结构和较高的成本而无法得到应用，现阶段常用的UWB信号包括一阶(monocycle)、二阶(doublet)和三阶(triplet)。

目前，利用光学方法产生UWB信号主要有：(1)利用半导体放大器或者高非线性光纤的非线性效应；(2)利用光学滤波器的频谱构造和频谱塑形；(3)利用频时映射原理；(4)利用不同类型的调制器结构。其中，基于马赫曾德尔调制器 (Mach-Zehnder Modulator，MZM)的UWB信号产生方案由于结构简单、易于控制和可集成等优点，受到了广泛的关注，并展现出了良好的应用前景。但是，目前基于调制器的方案可调性和可重构性存在不足，并且缺乏产生高阶UWB脉冲的能力。例如，基于偏振调制器和基于相位调制器的方案最高仅能产生二阶UWB 脉冲，而基于单个双驱动马赫曾德尔调制器(Dual-Electrode Mach-ZehnderModulator，DE-MZM)的方案，虽然最高可产生四阶UWB信号，但是其三阶和四阶信号在脉冲形状上并不能与三、四阶标准UWB脉冲完全符合。

发明内容

因此，针对现有技术的上述不足，本发明本文提出一种基于级联DE-MZM 的大范围高阶可调UWB信号产生装置及方法。通过调节输入到调制器的两个射频(Radio Frequency，RF)信号的相对时延和调制器的偏置电压，在不改变系统结构的情况下可以产生一阶到五阶的任意UWB信号，并且脉冲极性可调。该方案结构简单、UWB信号的阶数重构范围大，可适用于未来低成本动态可变的无线通信系统和传感网络。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

具体的，基于级联DE-MZM大范围可重构UWB的产生装置，包括激光器，还包括光耦合器、第一级DE-MZM、第二级DE-MZM、高斯脉冲信号发生器、第一光电探测器、第二光电探测器、放大器，激光器连接光耦合器，光耦合器分别连接第一级DE-MZM、第二级DE-MZM的输入端，高斯脉冲信号发生器连接在第一级DE-MZM的两臂，第一级DE-MZM的输出端经第一光电探测器、放大器连接第二级DE-MZM的两臂，第二级DE-MZM的输出端连接第二光电探测器。

进一步的，所述高斯脉冲信号发生器与第一级DE-MZM的两臂之间还设有第一衰减器及第一延迟器。

进一步的，所述放大器与第二级DE-MZM的两臂之间还设有第二衰减器及第二延迟器。

进一步的，所述光耦合器与第一级DE-MZM、第二级DE-MZM的输入端各设有一个偏振控制器。

本发明提供的一种基于级联DE-MZM大范围可重构UWB的产生方法，所述方法为：