本发明属于微波光子链路，具体涉及长距离抗色散衰落的线性化微波光子链路。
背景技术：
1、当前，微波光子链路在现代通信、雷达和卫星通信等需要高频段、大容量信息传输的场景中发挥着重要的作用。在微波光子链路中，射频信号利用强度调制器进行电光调制后，通过光纤传输至远距离的接收端，在接收端经过光电转换恢复为射频信号。微波光子链路具有高带宽、抗干扰能力强、传输距离远、重量轻、功耗低等优势，从而受到了广泛的应用。在传统的微波光子链路中，受到长距离光纤色散效应的影响，双边带与光载波之间会存在相位差，该相位差与光纤色散系数、传输距离、射频频率相关。当光载波与边带之间的相位差为π时，射频信号功率会产生衰落。因此，当在长距离光纤中传输宽带射频信号时，接收信号的频谱会存在周期性的功率衰落，导致射频信号的丢失或误判，因此需要利用抗色散衰落技术来补偿双边带与载波间的相位差。该技术在长距离微波光子链路中被大量研究，具有重要的应用价值。
2、如图1所示，是典型的基于双偏振调制的线性化抗色散衰落链路结构图。该方案利用了双偏振调制器实现了对射频信号的单边带调制，能够实现长光纤链路中的宽带功率衰落补偿，有效提高了链路的宽带可重构性，并且通过调节偏振器角度，实现了三阶非线性失真的抑制，大大提升了链路的无杂散动态范围。该方案在宽带光链路中具有较好的应用前景，但仍存在不足之处：
3、首先，该系统的核心器件是双偏振调制器，但双偏振调制器中存在较多的偏置控制端口，偏置点的漂移问题会导致链路的传输性能大大降低；
4、其次，该系统通过精确控制偏振器角度来抑制三阶交调失真，但是光纤的微小变化（热胀冷缩等）都会导致传输光的偏振态发生变化，而偏振器的角度无法实时反馈控制，因此该系统对非线性失真的抑制效果并不稳定；
5、最后，双偏振调制器的成本为普通电光调制器的几倍甚至十倍，使用双偏振调制器极大地增加了系统的使用成本。
6、又如图2所示，是典型的基于光载波相位调控的线性化抗色散衰落链路结构图。该方案使用相位调制器来减少偏置点漂移带来的系统性能下降，并利用波形整形器调控光载波相位，在补偿色散导致功率衰落的同时，实现非线性失真的抑制。该技术在抗色散衰落链路的线性化提升方面具有较好的创新性和简易性，但也存在明显的不足之处：
7、首先，该技术依赖于改变光载波相位来实现色散导致的功率衰落补偿，但由于每个频率处边带与光载波之间的相位关系都存在差异，因此只能实现特定频率处的衰落补偿，从而限制了宽带系统的应用以及多波段系统的可重构性；
8、其次，波形整形器的体积庞大、价格昂贵，增加了系统实际应用的成本；
9、最后，非线性失真抑制是通过精准控制光载波相位实现的，而目前商用波形整形器的相位控制精度不高，因此难以实现较好的非线性失真抑制水平。
10、因此，设计一种能够解决宽带/多波段的功率衰落和三阶交调失真干扰的问题，并提高传输性能的长距离抗色散衰落的线性化微波光子链路，就显得十分重要。
技术实现思路
1、本发明是为了克服现有技术中，现有的线性化抗色散衰落链路，存在传输性能差，非线性失真抑制效果不佳以及系统成本高的问题，提供了一种能够解决宽带/多波段的功率衰落和三阶交调失真干扰的问题，并提高传输性能的长距离抗色散衰落的线性化微波光子链路。
2、为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
3、长距离抗色散衰落的线性化微波光子链路，包括发射端和接收端；所述发射端包括激光器、双驱动马赫-增德尔调制器ddmzm和90°移相器；所述接收端包括光电探测器、隔直器、模数转换器和数字处理单元；
4、所述激光器发射的光信号作为载波，输入到双驱动马赫-增德尔调制器ddmzm中；输入的目标射频信号经过功分器后分为功率相等、相位相干的两路，其中一路直接输入至ddmzm的射频端口，另一路经过90°移相器后输入ddmzm的另一射频端口，实现单边带调制；调制后的光信号经过长距离光纤传输后输入光电探测器，光信号依次经过光电转换、隔直处理和模数转换后进入数字处理单元，同时根据单边带调制光链路中的传输响应对非线性失真进行数字后补偿，并最终输出目标射频信号。
5、作为优选，所述激光器产生的光信号的电场表示为：
6、（1）；
7、其中，是光载波幅度，反映光信号的初始强度；是信号的角频率，是光的中心频率；j表示虚数单位，t是时间变量。
8、作为优选，加载在双驱动马赫-增德尔调制器两臂的目标射频信号幅度一致，相位差为90°，其中一个臂的目标射频信号偏置电压为0，另一个臂的目标射频信号偏置电压为，得到调制器输出的单边带光载波光场的表达式为：
9、（2）；
10、其中，为射频信号的角频率，为调制深度，表示n阶一类贝塞尔函数；
11、设定经过一段光纤传输后，得到的光场表达式为，则对应的傅里叶变换为：
12、；
13、其中，和分别表示对和进行傅里叶变换；
14、在不考虑光纤损耗仅考虑光纤色散时光纤的传输函数为：
15、；
16、其中，为光纤色散系数，为波长，表示边带角频率，c为光速，l为光纤长度。
17、作为优选，在光电探测器上接收到的电流具体表示为：
18、（3）；
19、其中，r为探测器的响应度，l为光纤长度。
20、作为优选，设定双驱动马赫-曾德尔调制器的上臂输入信号为双音信号，即：
21、；
22、下臂输入信号为：
23、；
24、偏置设置在正交点处，得到调制后的输出光场表达式为：
25、（4）；
26、其中，表示调制器输出光场，是调制信号的幅度，和是双音射频信号的频率，是调制器的半波电压；将所述输出光场做贝塞尔函数展开，得到：
27、（5）。
28、作为优选，在光信号到达接收端后，光信号通过光电探测器转换为电信号，输出单边带信号的光功率表达式为：
29、（6）；
30、其中，，，为输入光功率；最终，得到此时的传输函数为：
31、（7）；
32、光信号经过隔直器去除直流分量，并通过带通滤波器保留基频及基频附近的三阶交调失真分量；
33、为了简化推导，令电压表示为：
34、；
35、对结果进行泰勒级数展开，忽略高次谐波分量，则将光电流进一步表示为：
36、（8）；
37、其中，符号表示高阶无穷小。
38、作为优选，考虑到强度调制器的非线性失真补偿仅限于奇阶，则补偿函数是奇函数，预估的传输特性函数为：
39、；
40、其中，和均表示为非线性补偿函数的系数；将检测到的光电流信号代入非线性传递函数中，得到补偿后的最终信号如下：
41、（9）；
42、其中，所述最终信号包含基频信号分量fundamentals、三阶谐波分量hd3和三阶交调失真imd3；
43、从公式（9）中得出，当三次方的系数为0时，调制器的三阶交调失真被抑制，即：
44、（10）；
45、因此，得出非线性补偿函数的系数应满足：
46、（11）。
47、本发明与现有技术相比，有益效果是：（1）系统成本降低：本发明使用双驱动马赫-增德尔调制器来直接生成单边带调制信号，解决了光纤传输中的色散衰减问题，无需使用复杂的调制器件或波形整形器件；（2）动态补偿能力：本发明利用数字后处理技术来抑制非线性交调失真，能够实时动态地获取和调整非线性补偿系数，针对不同的工作条件和信号特性来优化补偿效果，有效提升了系统的无杂散动态范围；（3）宽带适应性：本发明在单边带调制系统中应用灵活的数字补偿技术，在更高频率、更宽带宽和更长距离的条件下也能实现功率衰落的补偿和非线性的抑制，适用于长距离、大带宽、多功能的应用场景当中。
1.长距离抗色散衰落的线性化微波光子链路，其特征在于，包括发射端和接收端；所述发射端包括激光器、双驱动马赫-增德尔调制器ddmzm和90°移相器；所述接收端包括光电探测器、隔直器、模数转换器和数字处理单元；
2.根据权利要求1所述的长距离抗色散衰落的线性化微波光子链路，其特征在于，所述激光器产生的光信号的电场表示为：
3.根据权利要求2所述的长距离抗色散衰落的线性化微波光子链路，其特征在于，加载在双驱动马赫-增德尔调制器两臂的目标射频信号幅度一致，相位差为90°，其中一个臂的目标射频信号偏置电压为0，另一个臂的目标射频信号偏置电压为，得到调制器输出的单边带光载波光场的表达式为：
4.根据权利要求3所述的长距离抗色散衰落的线性化微波光子链路，其特征在于，在光电探测器上接收到的电流具体表示为：
5.根据权利要求4所述的长距离抗色散衰落的线性化微波光子链路，其特征在于，设定双驱动马赫-曾德尔调制器的上臂输入信号为双音信号，即：
6.根据权利要求5所述的长距离抗色散衰落的线性化微波光子链路，其特征在于，在光信号到达接收端后，光信号通过光电探测器转换为电信号，输出单边带信号的光功率表达式为：
7.根据权利要求6所述的长距离抗色散衰落的线性化微波光子链路，其特征在于，考虑到强度调制器的非线性失真补偿仅限于奇阶，则补偿函数是奇函数，预估的传输特性函数为：
