利用级联无源环形谐振腔产生毫米波的方法 【技术领域】
本发明涉及一种副载波信号的产生方法，特别涉及一种利用级联无源环形谐振腔产生毫米波的方法。
背景技术
随着移动通信技术、无线接入网等技术地迅速发展，对副载波的通信容量的需求越来越高。为了提高信息的容量，电磁波的频率必须进一步提高。从目前的微波波段提高到毫米波波段，是下一代包括无线通信在内的各种相关技术发展最有希望的目标，受到各国科技界的重视。毫米波副载波光通信需要解决的一个关键问题就是毫米波的产生。近年来毫米波发生器的研究工作已经有了很多报道，提出了多种技术方案，大致上可以分成三种类型：一是使用外部光学调制器法，即利用外部光学调制器实现在毫米波频段的调制。但是这种方法产生的毫米波信号功率随着传输距离和载波频率呈现周期性的变化，为此需要采用单边带调制、光纤光栅色散补偿和光学相位共轭等方法加以补偿；二是采用低频微波副载波光纤传输和在基站实现频率上转换的技术。但是在基站中需要增加一个频率上转换器和相关的毫米波电路设备，增加了基站的复杂性和成本；三是光外差的方法，光外差的方法是传输两个频率差等于所需要的毫米波频率的窄线宽光波，其中之一携带了需要传输信息的基带数据，在基站通过外差产生毫米波载波信号。因为在光外差法中采用了两个半导体激光器，它们存在随机的相位噪声。由此产生的拍频毫米波信号也将存在相位噪声。
【发明内容】
本发明是针对现有毫米波的产生复杂、成本高或有噪声的问题，提出了一种利用级联无源环形谐振腔产生毫米波的方法，用此方法产生毫米波成本低、工作可靠、结构简单、无需有源器件。
本发明的技术方案为：一种利用级联无源环形谐振腔产生毫米波的方法，包括如下步骤：
1)、超短脉冲通过端面耦合输入到级联无源环形谐振腔中，其中超短脉冲作用时间和初始输入脉冲宽度可调；
2)、从级联无源环形谐振腔输出的具有毫米波频率的脉冲序列进入高速光电探测器进行光电转换输出电信号；
3)、输出电信号最后经带通滤波器滤波后输出毫米波频率的射频信号。
所述超短脉冲是高斯脉冲。
所述的级联无源环形谐振腔中，环形腔的数目可以根据输出毫米波波形的需要调节。
本发明的有益效果在于：本发明利用级联环形谐振腔产生毫米波的方法，用此方法产生毫米波具有制作成本低、器件结构简单、可以通过改变级联环形谐振腔的数目对产生的毫米波进行调谐、不需要泵浦光、毫米波信号性能优良的优点。
【附图说明】
图1为本发明利用级联无源环形谐振腔产生毫米波的方法中毫米波产生的路径示意图。
【具体实施方式】
对于一个高斯脉冲，其在时域内通常的表达式为：
E1(t)=exp[-t22τ2]exp[iω0t]---(1)]]>
对上式进行傅里叶变换，得到高斯脉冲的频域表达式为：
E1(ω)=∫-∞∞exp[-t22τ2]exp[iω0t]exp[-iωt]dt=2πτexp[-12τ2(ω-ω0)2]---(2)]]>
对于级联无源波导环形谐振腔，其频域传输函数通过推导可以得到：
χ(ω)=EoutEin=k+Σm=1∞-(1-k2)km-1rmexp(-imωnlc)=rexp(-iωnlc)-kkrexp(-iωnlc)-1---(3)]]>
式中n为波导等效折射率，l为环形腔的周长。γ为环形腔的损耗因子，γ＝exp(-αl)。直通臂的光振幅耦合系数为k。耦合器的光功率分束比为k2∶(1-k2)。
当高斯脉冲通过环形谐振腔时，输出脉冲在频域上的表达式为：
E2(ω)＝E1(ω)χ(ω)
=2πτexp[-12τ2(ω-ω0)2]×rexp(-iωnlc)-kkrexp(-iωnlc)-1---(4)]]>
输出脉冲在时域上的表达式可以通过傅里叶逆变换得到：
E2(t)=k×e(-t22τ2)×eitω0-Σm=1∞e(A2-τ4×ω022τ2)×(1-k2)×k(m-1)×rm---(5)]]>
其中：A=τ2ω0+it-imnlc]]>
利用公式(5)，可以得到产生毫米波的方法：适当的设计级联无源波导环形谐振腔的结构参数，级联环形腔的数量，就可以将一个超短的PS量级的脉冲变换为一个间隔为毫米波频率的脉冲序列，然后通过光电二极管的光电转换，可以获得毫米波频率的射频信号的输出，最后通过滤波得到所需毫米波。
如图1所示产生毫米波路径示意图，超短脉冲1通过端面耦合输入到级联无源环形谐振腔2，后进入高速光电探测器3进行光电转换，最后经带通滤波器4来实现滤波性能，输出毫米波信号。