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1、10申请公布号CN104094538A43申请公布日20141008CN104094538A21申请号201380006167222申请日2013012313/356,77320120124USH04B10/257520060171申请人贺利实公司地址美国佛罗里达州72发明人查尔斯米德尔顿理查德德萨尔沃斯科特L梅雷迪斯罗伯特C皮奇74专利代理机构北京律盟知识产权代理有限责任公司11287代理人刘媛媛54发明名称用于产生中频信号的具有鉴频器的通信装置和相关方法57摘要一种通信装置包含发射器装置和光学波导，所述发射器装置具有光源，其产生光学载波信号；和第一调制器，其耦合到所述光源且用以使用射频RF。
2、输入信号调制所述光学载波信号；所述光学波导耦合到所述发射器装置。所述通信装置包含接收器装置，所述接收器装置耦合到所述光学波导且包含第二调制器，其用以使用本机振荡器LO信号进一步调制所述经调制的光学载波信号；调频调相FMPM鉴频器，其耦合到所述第二调制器且用以基于所述LO信号将所述经调制的光学载波信号转换到强度调制光学载波信号；和光学到电气转换器，其耦合到所述FMPM鉴频器且用以基于所述强度调制光学载波信号产生中频IF信号。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014072186PCT国际申请的申请数据PCT/US2013/0226782013012387PCT国际申请的公布数据WO2。
3、013/112537EN2013080151INTCL权利要求书1页说明书4页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图5页10申请公布号CN104094538ACN104094538A1/1页21一种通信装置，其包括发射器装置，其包括光源，其经配置以产生光学载波信号；和第一调制器，其耦合到所述光源且经配置以使用射频RF输入信号调制所述光学载波信号；光学波导，其耦合到所述发射器装置；以及接收器装置，其耦合到所述光学波导且包括第二调制器，其经配置以使用本机振荡器LO信号进一步调制所述经调制的光学载波信号，调频调相FMPM鉴频器，其耦合到所述第二调制器且经。
4、配置以基于所述LO信号将所述经调制的光学载波信号转换到强度调制光学载波信号，以及光学到电气转换器，其耦合到所述FMPM鉴频器且经配置以基于所述强度调制光学载波信号而产生中频IF信号。2根据权利要求1所述的通信装置，其中所述FMPM鉴频器包括热补偿FMPM鉴频器。3根据权利要求1所述的通信装置，其中所述FMPM鉴频器具有包括无限脉冲响应IIR滤波器的转移函数。4根据权利要求1所述的通信装置，其中所述接收器装置包括耦合于所述光学波导与所述第二调制器之间的偏光稳定化模块。5根据权利要求1所述的通信装置，其中所述FMPM鉴频器包括一对FMPM鉴频器。6根据权利要求5所述的通信装置，其中所述光学到电气转。
5、换器包括第一波导路径和第二波导路径，其分别耦合到所述对FMPM鉴频器；第一光学检测器和第二光学检测器，其耦合到所述第一波导路径和所述第二波导路径；以及组合器，其耦合到所述第一光学检测器和所述第二光学检测器。7根据权利要求1所述的通信装置，其中所述第一调制器和所述第二调制器各包括电光EO相位调制器。8一种对射频RF输入信号进行频率转换的方法，所述方法包括使用第一调制器用所述RF输入信号调制光学载波信号；使用第二调制器用本机振荡器LO信号进一步调制所述经调制的光学载波信号；基于所述LO信号且使用耦合到所述第二调制器的调频调相FMPM鉴频器将所述经调制的光学载波信号转换为强度调制光学载波信号；以及将。
6、所述强度调制光学载波信号转换为中频IF电信号。9根据权利要求8所述的方法，其中使用所述FMPM鉴频器包括使用热补偿FMPM鉴频器。10根据权利要求8所述的方法，其进一步包括操作所述FMPM鉴频器以具有包括无限脉冲响应IIR滤波器的转移函数。权利要求书CN104094538A1/4页3用于产生中频信号的具有鉴频器的通信装置和相关方法技术领域0001本发明涉及通信领域，且更特定来说涉及光学频率转换和相关方法。背景技术0002典型无线通信系统包括彼此交换数据的多个无线通信装置。在一些无线通信系统中举例来说，基础架构网络，系统可进一步包括用于管理无线通信装置之间的通信的无线基站。换句话说，各系统内通信。
7、将通过无线基站进行交换。在其它无线通信系统举例来说，网状网络MESHNETWORK和特用ADHOC无线网络中，可省略无线基站，即，无线通信装置可彼此直接通信。0003在特定高频率例如极高频率EHF频带，即，30GHZ到300GHZ中，在此频带下操作的通信系统可具有一些缺点。举例来说，通过同轴电缆发射信号可招致大的衰减效应。在这些应用中，可需要线内INLINE放大器以补偿此衰减。此外，在使用RF装置的应用中，组件的大小、重量和功率SWAP可增加到非所要水平。此外，下游接收器处理例如下变频转换和信号寻址可为困难的。特定来说，下游处理的线性可变差。0004解决EHF通信系统中的这些缺点的一个方法可包。
8、括使用光学组件来用于处理组件。这些系统的优点可包括在无RF应用中的信号降级的情况下从远程位置发射高频率信号的能力。0005举例来说，如在小罗根LOGAN，JR的美国专利第5,710,651号中所揭示，EHF通信系统包括远程天线站、发射器/接收器站和将所述站耦合在一起的光纤。这些站包括用于将所发射的光学信号转换到电信号的光二极管和与光学调制器成对以将所接收的EHF信号转换到光学信号的激光器。0006然而，例如此的光学应用可具有特定缺点。举例来说，系统可遭受色散引发的信号衰落。特定来说，光学外差方法可受限于激光源的相位噪声。发明内容0007鉴于前述背景，因此本发明的目的是提供一种提供稳健频率转换的。
9、通信装置。0008根据本发明的此和其它目的、特征和优点通过包括发射器装置的通信装置提供，所述发射器装置包括光源，其经配置以产生光学载波信号；和第一调制器，其耦合到光源且经配置以使用射频RF输入信号调制所述光学载波信号。通信装置包含耦合到发射器装置的光学波导和耦合到所述光学波导的接收器装置。接收器装置包含第二调制器，其经配置以使用本机振荡器LO信号进一步调制所述经调制的光学载波信号；调频调相FMPM鉴频器，其耦合到第二调制器且经配置以基于所述LO信号而将经调制的光学载波信号转换到强度调制光学载波信号；和光学到电气转换器，其耦合到FMPM鉴频器且经配置以基于强度调制光学载波信号而产生中频IF信号。。
10、有利地，RF输入信号可以大于典型装置中的线性度进行转换。0009另一方面涉及一种对无线电RF输入信号进行频率转换的方法。所述方法包括使说明书CN104094538A2/4页4用第一调制器运用RF输入信号调制光学载波信号；使用第二调制器运用LO信号进一步调制所述经调制的光学载波信号；基于LO信号且使用耦合到所述第二调制器的FMPM鉴频器将经调制的光学载波信号转换为强度调制光学载波信号；和将所述强度调制光学载波信号转换为IF电信号。附图说明0010图1是根据本发明的通信装置的示意图。0011图2是图1的通信装置的更详细示意图。0012图3是根据本发明的通信装置的另一实施例的示意图。0013图4是根。
11、据本发明的通信装置的示意图。0014图5是图4的通信装置的更详细示意图。具体实施方式0015现将参考附图其中展示本发明的优选实施例在下文中更全面地描述本发明。然而，本发明可以许多不同形式体现且不应理解为限制于本文阐述的实施例。更确切的说，提供这些实施例使得本发明将是透彻且完整的，且将本发明的范围完整地传达给所属领域的技术人员。贯穿全文，相同数字指代相同元件，且使用单引号和双引号来指示替代实施例中的相似元件。0016最初参考图1到2，现描述根据本发明的通信装置10。通信装置10包含发射器装置11、接收器装置12和将所述两个装置耦合在一起的光学波导15。举例来说，光学波导15可包括光纤单模，且应在。
12、很大程度上独立于频率。在特定实施例中，归因于光学波导15的有利低损耗，光学波导长度可为几英里长，借此使得通信装置10可适用于远程应用中。0017发射器装置11包含经配置以产生光学载波信号的光源13。举例来说，光源13可包括CW激光。发射器装置11包含第一调制器14，所述第一调制器14耦合到光源13且经配置以使用RF输入信号调制光学载波信号。举例来说，取决于应用，RF输入信号可通过RF天线在发射器装置11处局部地产生，且可包括多种较高频率信号，例如M波信号、MM波信号等等。0018接收器装置12包含第二调制器16，所述第二调制器16经配置以使用LO信号进一步调制经调制的光学载波信号。举例来说，第。
13、一调制器14和第二调制器16可各包括EO相位调制器。接收器装置12包含FMPM鉴频器17，所述FMPM鉴频器17耦合到所述第二调制器16且经配置以基于LO信号特定来说，LO信号的旁频带将经调制的光学载波信号转换到强度调制光学载波信号。举例来说，FMPM鉴频器17可具有包括IIR滤波器的转移函数。0019FMPM鉴频器17是基于IIR滤波器加以线性化且经配置以使用LO旁频带作为光学载波以将相位调制光学信号转换到线性化强度调制光学信号。在一些实施例中，FMPM鉴频器17可经热补偿，如2010年光学快讯OPTICSEXPRESS第18卷，第26期，马尔邦MARPAUNG等人的“用于高性能微波光子链路。
14、的基于光子芯片的鉴频器APHOTONICCHIPBASEDFREQUENCYDISCRIMINATORFORAHIGHPERFORMANCEMICROWAVEPHOTONICLINK”中所描述，其全文以引用的方式并入本文中。说明书CN104094538A3/4页50020接收器装置12包含光学到电气转换器18，光学到电气转换器18耦合到FMPM鉴频器17且经配置以基于强度调制光学载波信号产生IF信号。举例来说，光学到电气转换器18可包括光二极管装置。0021接收器装置12阐释性地包含耦合于光学波导15与第二调制器16之间的偏光稳定化模块20。在替代例中，光学波导15可包括偏光维持光纤。偏光稳定。
15、化模块20经配置以对准经调制光学载波信号的偏光状态。另外，接收器装置12阐释性地包含耦合于第二调制器16与FMPM鉴频器17之间的光学带通滤波器21。举例来说，光学带通滤波器21和FMPM鉴频器17可包括块状光学组件或平面光波电路PLC。0022另一方面涉及一种对无线电RF输入信号进行频率转换的方法。所述方法包括使用第一调制器14用RF输入信号调制光学载波信号；使用第二调制器16用LO信号进一步调制经调制的光学载波信号；基于所述LO信号且使用耦合到第二调制器的FMPM鉴频器17将经调制的光学载波信号转换为强度调制光学载波信号；和将强度调制光学载波信号光学到电气转换为IF信号。0023现参考图3。
16、，现描述通信装置10的另一实施例。在通信装置10的此实施例中，赋予在上文关于图1到2论述的元件单引号且在本文无需进一步论述大部分所述元件。此实施例与先前实施例的不同之处在于接收装置12进一步包含耦合在偏光稳定器模块20上游的抗混叠滤波器22，抗混叠滤波器22经配置以避免混合LO输入与RF输入之间的产物。在此实施例中，FMPM鉴频器阐释性地包含并联耦合的一对FMPM鉴频器17A到17B。FMPM鉴频器17A到17B各包含相反符号的斜率。此外，光学到电气转换器18阐释性地包含第一波导路径和第二波导路径，其分别耦合到所述对FMPM鉴频器17A到17B；第一光学检测器23A和第二光学检测器23B，其耦。
17、合到第一波导路径和第二波导路径；和组合器24，其耦合到所述第一光学检测器和所述第二光学检测器，即，此实施例包含平衡光学检测而非单端检测图1到2。0024有利地，通信装置10可同时实现高频率信号例如EHF/VHF信号的线性化和下变频转换。通信装置10可提供解决典型外差装置中所经历的相位噪声的问题的方法。再者，可更容易地实现接收器装置12的芯片级整合。通信装置10也可在第一调制器14和第二调制器16处以低光学功率提供高链路性能，借此减小远程应用的功率消耗且提供对更广范围的调制器材料系统的存取。当然，归因于基于IIR滤波器滤波器的FMPM鉴频器17，通信装置10可提供优于典型装置的改善线性。由于第一。
18、相位调制器14和第二相位调制器16无需主动电源，故可实现又进一步功率减小。0025现参考图4到5，现描述通信装置10的另一实施例。在通信装置10的此实施例中，对在上文关于图1到3论述的所述元件赋予双引号且在本文无需进一步论述所述元件的大部分。此实施例与先前实施例的不同处在于发射器装置11阐释性地包含第一光源13A和第二光源13B，其经配置以产生在相应不同第一光学波长和第二光学波长的第一光学载波信号和第二光学载波信号；第一波分多路复用器WDM30，其耦合到第一光源和第二光源；和第一调制器14，其耦合到第一WDM且经配置以使用RF输入信号调制包括第一光学载波信号和第二光学载波信号的组合载波信号。简。
19、而言之，第一WDM30将第一光学载波信号和第二光学载波信号多路复用成组合光学载波信号。或者，为了组合两个光学载波信号的目的，可使用光学耦合器代替WDM组合装置。说明书CN104094538A4/4页60026接收器装置12阐释性地包含第二调制器16，其经配置以使用LO信号进一步调制经调制的组合载波信号；和FMPM鉴频器17，其耦合到第二调制器且经配置以基于LO信号将经调制的组合载波信号转换到强度调制组合载波信号。接收器装置12阐释性地包含第二WDM31，其耦合到FMPM鉴频器17且经配置以产生第一强度调制载波信号和第二强度调制载波信号；和光学到电气转换器18，其耦合到第二WDM且经配置以基于第。
20、一强度调制载波信号和第二强度调制载波信号而产生IF信号。在其它实施例中，第二WDM31也可替代性地包括另一光学耦合器类型，例如光纤布拉格光栅FBG。0027FMPM鉴频器17可具有转移函数，再次定义IIR滤波器。第一光源13A和第二光源13B经配置以将第一光学载波信号和第二光学载波信号的第一载波频率和第二载波频率定位在FMPM鉴频器17的转移函数的第一部分和第二部分即，转移函数的具有相反斜率的部分上，借此模拟两个FMPM鉴频器图3的效果。在此实施例中，由于第二WDM31分离不同波长的调制信号，因此再次应用平衡光检测。0028另一方面涉及一种对RF输入信号进行频率转换的方法。所述方法包含产生在相。
21、应不同第一光学波长和第二光学波长下的第一光学载波信号和第二光学载波信号；使用第一WDM30多路复用第一光学载波信号和第二光学载波信号；和使用RF输入信号调制包括第一光学载波信号和第二光学载波信号的组合载波信号。所述方法进一步包含使用LO信号进一步调制经调制的组合载波信号；基于LO信号且使用FMPM鉴频器17将经调制的组合载波信号转换到强度调制组合载波信号；使用耦合到FMPM鉴频器的第二WDM31产生第一强度调制载波信号和第二强度调制载波信号；和将第一强度调制载波信号和第二强度调制载波信号光学到电气转换为IF信号。0029有利地，图4到5的实施例可使功率消耗减小大约45。再者，通过利用第一光源13A和第二光源13B的控制与鉴频器相比，光源的控制是更成熟、廉价和容易配置的技术可减小FMPM鉴频器17的复杂性和控制。说明书CN104094538A1/5页7图1说明书附图CN104094538A2/5页8图2说明书附图CN104094538A3/5页9图3说明书附图CN104094538A4/5页10图4说明书附图CN104094538A105/5页11图5说明书附图CN104094538A11。