基于微波光子学的超宽带大动态变频通道制造技术

本发明专利技术公开了一种基于微波光子学的超宽带大动态变频通道，包括光发射机、光接收机和光纤，光发射机包括分布式反馈激光器、马赫增德尔调制器、射频信号源和本振信号源，射频信号源连接分布式反馈激光器的激光调制端口，本振信号源连接马赫增德尔调制器的微波输入端口，分布式反馈激光器的光输出端口连接马赫增德尔调制器的光输入端口；光接收机包括光电探测器、微波滤波器和微波放大器，光纤的一端连接马赫增德尔调制器的光输出端口，另一端连接光电探测器的光输入端口，光电探测器的输出端口依次连接微波滤波器和微波放大器。本发明专利技术降低了变频通道设备的复杂度和生产成本，有效提高了通道的传输带宽和无杂散动态范围，并降低了传输损耗。

【技术实现步骤摘要】
基于微波光子学的超宽带大动态变频通道
本专利技术涉及变频通道
，尤其涉及一种基于微波光子学的超宽带大动态变频通道。
技术介绍
随着电子科技的不断发展，集侦查、探测、通信等多功能于一体的电子系统应用越来越广，故而多功能电子系统的通道中需要处理的微波信号具有超宽带、大动态、种类多等特点，其发送、传输、接收过程都需要不同频段、不同功能的天线系统支持。为了实现上述不同频率、不同类型的微波信号的处理，目前使用的多功能一体化电子系统多采用分频段的通道设计方案，然而由于设备内部空间有限，庞大的微波通道又会带来突出的结构、重量、散热、供电、测试维修等工程化问题。现有技术对于以上问题的解决方式是提高器件的集成度和装配密度，直接导致了产品的成本大幅增加，同时散热问题更加严峻，电磁兼容和测试维修压力巨大。此外，目前使用的多功能一体化电子系统的通道设备均采用微波器件，对于高频段微波信号，往往需要进行多级变频，微波混频器件在通道中会引入额外的损耗和噪声，在电磁干扰、电磁兼容、射频隔离等方面存在着固有的局限性，并且变频链路适用的带宽较窄，动态范围较小，无法满足多功能电子系统具有很宽的带宽以及很高的无杂散动态范围的要求。在远距离传输方面，现有的微波通道的传输损耗大，传输距离短。举例来说，如采用高频电缆传输，频率为10GHz的微波信号传输50米，损耗在20dB以上，且频率越高，则损耗越大；如采用无线传输方式，微波信号传输2000米，空间损耗为6dB，如果距离更远，则损耗更大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于微波光子学的超宽带大动态变频通道，能够降低设备的复杂度和生产成本，同时有效提高通道的传输带宽和无杂散动态范围，并降低传输损耗。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：基于微波光子学的超宽带大动态变频通道，包括光发射机、光接收机和光纤，光发射机的信号输出端口通过光纤连接光接收机的信号输入端口；所述的光发射机包括分布式反馈激光器、马赫增德尔调制器、射频信号源、本振信号源和第一电源，所述的射频信号源的输出端口连接分布式反馈激光器的激光调制端口，所述的本振信号源的输出端口连接马赫增德尔调制器的微波输入端口，所述的分布式反馈激光器的光输出端口连接马赫增德尔调制器的光输入端口，所述的第一电源为分布式反馈激光器供电；所述的光接收机包括光电探测器、微波滤波器、微波放大器和第二电源，所述的光纤的一端连接马赫增德尔调制器的光输出端口，光纤的另一端连接光电探测器的光输入端口，所述的光电探测器的输出端口连接微波滤波器的输入端口，微波滤波器的输出端口连接微波放大器的输入端口，所述的第二电源分别为光电探测器和微波放大器供电。所述的第一电源的输出电压为+12V直流电压。所述的第二电源的输出电压包括+3V直流电压、-3V直流电压和+12V直流电压。本专利技术在微波光子通道的输入端依次采用分布式反馈激光器和马赫增德尔调制器对光信号进行分级调制，不仅大大提高了调制带宽，而且充分保证了系统的稳定性；本专利技术采用光纤传输调制后的微波信号，不仅大大提高了通信容量和传输带宽，而且有效降低了传输损耗；本专利技术利用分布式反馈激光器、马赫增德尔调制器和光电探测器等光学器件的高线性度，实现变频通道的高增益、线性化特性，提高了系统的无杂散动态范围；本专利技术采用微波光子原理构建变频通道，降低了设备的复杂度，减少了生产成本，在结构上具有体积小、重量轻，易于安装维护的优点，在性能上具有安全性高，电磁泄露小，免受电磁干扰的优点。附图说明图1为本专利技术的原理框图；图2为本专利技术所述的实施例一中分布式反馈激光器输出的光载波信号波形图；图3为本专利技术所述的实施例一中马赫增德尔调制器输出的光载波信号波形图；图4为本专利技术所述的实施例一中输出的中频信号波形图；图5为本专利技术所述的实施例二中分布式反馈激光器输出的光载波信号波形图；图6为本专利技术所述的实施例二中马赫增德尔调制器输出的光载波信号波形图；图7为本专利技术所述的实施例二中输出的宽带中频信号波形图；图8为本专利技术所述的实施例三中分布式反馈激光器输出的光载波信号波形图；图9为本专利技术所述的实施例三中马赫增德尔调制器输出的光载波信号波形图；图10为本专利技术所述的实施例三中输出的双音信号波形图；图11为本专利技术所述的实施例三中三阶交调数据拟合直线图。具体实施方式如图1所示，本专利技术所述的基于微波光子学的超宽带大动态变频通道，包括光发射机、光接收机和光纤，光发射机的信号输出端口通过光纤连接光接收机的信号输入端口。本专利技术的光发射机用于产生光信号，并通过调制射频信号和本振信号产生光载波信号。光发射机包括分布式反馈激光器、马赫增德尔调制器、射频信号源、本振信号源和第一电源。射频信号源的输出端口连接分布式反馈激光器的激光调制端口，本振信号源的输出端口连接马赫增德尔调制器的微波输入端口，分布式反馈激光器的光输出端口连接马赫增德尔调制器的光输入端口。本专利技术的射频信号源和本振信号源分别用于产生射频信号和本振信号，分布式反馈激光器采用一个分布式反馈激光二极管作为光源，产生光信号。同时，分布式反馈激光器作为第一级调制器，将射频信号源产生的射频信号作为调制信号加载到光信号上，输出经射频信号调制的光载波信号，第一电源为分布式反馈激光器提供+12V直流电压。马赫增德尔调制器作为第二级调制器，将本振信号源产生的本振信号作为调制信号加载到经射频信号调制的光载波信号上，最后输出经射频信号和本振信号调制的光载波信号。马赫增德尔调制器采用铌酸锂材料制作，由其专用电源供电，利用电场的线性电光效应，改变外部驱动电压能够改变铌酸锂材料的折射率，从而改变材料中传播光的相位信息，在引入马赫增德尔干涉结构后，一路光波导上的相位调制将改变两路光信号的相位差，从而转化为对输出光波强度的调制。本专利技术的光纤用于光载波信号的远距离传输，光纤的一端连接马赫增德尔调制器的光输出端口，光纤的另一端连接光电探测器的光输入端口。由于现有的光纤窗口可以容纳超过50THz带宽的信号，实现单路40～160Gb/s的数字信号传输，且在1310nm和1550nm两个低损耗窗口，光纤分别具有低于0.3dB/km和0.15dB/km的损耗，即传输50米，损耗小于0.015dB，传输2000米，损耗小于0.6dB，因此本专利技术通过光纤传输微波信号可以在减小发射功率的同时增大传输距离，满足变频通道通信容量大、传输损耗低、传输带宽宽的要求。本专利技术的光接收机用于检测光电信号，并将射频信号和本振信号混频为中频信号，滤波和放大后输出。光接收机包括光电探测器、微波滤波器、微波放大器和第二电源，光电探测器的输出端口连接微波滤波器的输入端口，微波滤波器的输出端口连接微波放大器的输入端口。光电探测器对接收到的经射频信号和本振信号调制的光载波信号进行光电转换，从而获得电信号，产生的电信号大小与输入光功率成正比，利用光电二极管的非线性效应，射频信号和本振信号在光电二极管中混频，产生中频信号。由于光电探测器输出的中频信号中还包含射频信号、本振信号和中频信号的高次谐波以及它们的差频信号，采用微波滤波器对此信号进行滤波，获得需要的中频信号；采用微波放大器对滤波后的中频信号进行放大，最终得到幅度满足要求的中频信号。第二电源为光电探测器提供+3V和-3V直流电压，为微波放大器提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于微波光子学的超宽带大动态变频通道，其特征在于：包括光发射机、光接收机和光纤，光发射机的信号输出端口通过光纤连接光接收机的信号输入端口；所述的光发射机包括分布式反馈激光器、马赫增德尔调制器、射频信号源、本振信号源和第一电源，所述的射频信号源的输出端口连接分布式反馈激光器的激光调制端口，所述的本振信号源的输出端口连接马赫增德尔调制器的微波输入端口，所述的分布式反馈激光器的光输出端口连接马赫增德尔调制器的光输入端口，所述的第一电源为分布式反馈激光器供电；所述的光接收机包括光电探测器、微波滤波器、微波放大器和第二电源，所述的光纤的一端连接马赫增德尔调制器的光输出端口，光纤的另一端连接光电探测器的光输入端口，所述的光电探测器的输出端口连接微波滤波器的输入端口，微波滤波器的输出端口连接微波放大器的输入端口，所述的第二电源分别为光电探测器和微波放大器供电。

【技术特征摘要】
1.基于微波光子学的超宽带大动态变频通道，其特征在于：包括光发射机、光接收机和光纤，光发射机的信号输出端口通过光纤连接光接收机的信号输入端口；所述的光发射机包括分布式反馈激光器、马赫增德尔调制器、射频信号源、本振信号源和第一电源，所述的射频信号源的输出端口连接分布式反馈激光器的激光调制端口，所述的本振信号源的输出端口连接马赫增德尔调制器的微波输入端口，所述的分布式反馈激光器的光输出端口连接马赫增德尔调制器的光输入端口，所述的第一电源为分布式反馈激光器供电；所述的光接收机包括光电探测器、微波滤波器、微波放大器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兰，邢建泉，王松涛，刘剑光，张俊艳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十七研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41