一种基于光频移的宽带多路信道化的系统及方法技术方案

技术编号:19150698 阅读:37 留言:0更新日期:2018-10-13 10:27
本发明专利技术涉及一种基于光频移的宽带多路信道化的系统及实现方法,属于微波光子技术领域。本发明专利技术利用电光调制器之间的干涉作用及光频移特性,完成宽带微波信号的多信道划分及高抑制比同中频变频。本发明专利技术以光频移信道化及I/Q下变频相结合的方式,提出一种基于光频移的宽带多路信道化方法。该方明通过单频激光结合双边带频移完成宽带信号的信道划分,通过I/Q下变频实现互为镜像数个双路同中频信号输出,既避免了传统信道化接收面临的光滤波带外抑制能力差的缺点,又避免了基于光频梳实现信道化接收中高质量相干光梳实现复杂的缺点。

A system and method for wideband multi-channel channelization based on optical frequency shift

The invention relates to a broadband multi-channel channelization system based on optical frequency shift and its implementation method, belonging to the microwave photon technology field. The invention utilizes the interference between electro-optic modulators and the characteristics of optical frequency shift to accomplish the multi-channel division of broadband microwave signals and the high rejection ratio with intermediate frequency conversion. The invention proposes a broadband multichannel channelization method based on optical frequency shift by combining optical frequency shift channelization with I / Q down conversion. By combining single-frequency laser with double-sideband frequency shift to complete the channel division of broadband signal and by using I/Q down-conversion to achieve mutual mirroring of several dual-channel and intermediate-frequency signal output, this method not only avoids the shortcomings of poor out-of-band suppression capability of optical filtering in traditional channelized reception, but also avoids the high-quality channelized reception based on optical frequency comb. Quantum coherent light comb has complex defects.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光频移的宽带多路信道化的系统及方法
本专利技术涉及一种基于光频移的宽带多路信道化的系统及实现方法,属于微波光子

技术介绍
随着多频段、大带宽、可灵活配置的多功能一体化卫星通信系统发展需求,作为核心部分的射频前端需要具有频段透明、工作带宽大、可实现不同工作频段微波信号信道化及同时变频的能力。目前主要采用传统的微波技术将接收到的微波信号的信道化接收、变频及传输。受微波技术瓶颈限制,微波信号信道化工作带宽限制在GHz以下;同一结构一般不能兼容不同频段,即不具有频段透明性;多路信号同时变频引入交调失真降低系统动态范围;不同功能射频前端的信道接收、变频和传输通道彼此独立,难以满足多频段多功能一体化需求。当前基于微波光子技术的宽带微波信号信道化及同中频变频的主流方法主要包括多通道滤波信道化接收变频、单光梳结合滤波的信道化接收变频、基于双光梳的信道化接收变频三种。其中多通道滤波信道化接收变频主要采用通道独立滤波结合直接探测的方式实现。该方法需要窄带高Q因子窄带滤波器,实现性较差;单光梳结合滤波的信道化接收变频主要是在单通道滤波的基础上,引入本振光梳,并在光学正交耦合后相干探测接收。该类方法对光滤波器的稳定性、光梳齿间隔及稳定性都有较为严格的要求;采用双光梳的信道化接收变频,首先调制宽带微波信号实现多波长复制,随后通过特定方法使每根光梳对应一个信道,最后进行单独滤波及变频输出。该类方法对高质量的双光梳信号生成具有严格的要求。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:针对当前宽带信号信道化接收变频中窄带光滤波器及双相干光梳生成的技术难点,给出一种基于光频移的宽带多路信道化方法,实现了宽带微波信号的信道划分及高镜像抑制的同中频变频,既避免了传统信道化接收面临的光滤波带外抑制能力差的缺点,又避免了基于光频梳实现信道化接收中高质量相干光梳实现复杂的缺点。本专利技术的技术解决方案是:一种基于光频移的宽带多路信道化系统,该系统包括:光源、光分路器、射频调制模块、本振调制模块、宽带滤波模块、光频移组件、I/Q下变频组件和平衡探测组件;光源输出端1与光分路器输入端2相连接,光分路器的一个输出端3与射频调制模块的光输入端5相连接,射频调制模块的射频输入端6接收输入的宽带射频信号,射频调制模块的光输出端7与宽带滤波模块输入端8相连,宽带滤波模块输出端13与I/Q下变频组件的输入端15相连;光分路器的另一个输出端4与本振调制模块的输入端9相连接,本振调制模块的射频输入端10接收电本振输入信号,本振调制模块的光输出端11与光频移组件的输入端12相连接,光频移组件的输出端14与I/Q下变频组件的输入端16相连接,I/Q下变频组件的输出端17与平衡探测组件的输入端18相连接,I/Q下变频组件的输出端19与平衡探测组件的输入端20相连接,I/Q下变频组件的输出端21与平衡探测组件的输入端22相连接,I/Q下变频组件的输出端23与平衡探测组件的输入端24相连接。光源输出连续光信号经光分路器后分为上下两个支路,上支路光信号送至射频调制模块,下支路光信号送至本振调制模块;射频源输出的宽带射频信号送至射频调制模块,射频源输出的电本振输入信号送至本振调制模块;射频调制模块将接收到的宽带射频信号作为驱动信号,调制到上支路光信号上,射频调制模块将接收到的宽带射频信号进行调制后输出光信号送至宽带滤波模块,射频调制模块输出的光信号为具有光载波抑制的双边带信号;宽带滤波模块将接收到的射频调制模块输出的光信号的上边带滤出后,送至I/Q下变频组件;本振调制模块将接收到的电本振输入信号作为驱动信号,调制到下支路光信号上,本振调制模块将接收到的电本振输入信号进行调制后输出光信号送至光频移组件,本振调制模块输出的光信号为具有光载波抑制的双边带信号;光频移组件接收到本振调制模块输出的光信号后,将本振调制模块输出的光信号进行设定的移频及上边带滤波后,送至I/Q下变频组件;I/Q下变频组件将接收到的宽带滤波模块输出的光信号与光频移组件输出的光信号进行信道划分及混频,得到光混频信号,并将得到的光混频信号送至平衡探测组件;平衡探测组件将接收到的光混频信号还原为相应的电信号,输出中频子信道信号。所述的射频调制模块由强度调制器(IM)实现,射频调制模块包括一个光输入端5、一个射频输入端6和一个光输出端7;射频调制模块的光输入端5与光分路器的一个光输出端3相连接,射频调制模块的射频输入端6接收射频源输出的宽带射频信号,射频调制模块的光输出端7与宽带滤波模块的光输入端8相连;光源输出连续光信号经光分路器后,分为上下两个支路,上支路光信号送至射频调制模块的光输入端5,射频源输出宽带射频信号送至射频调制模块的射频输入端6,射频调制模块由IM实现,IM上有相应的驱动电极,可将驱动电压施加在IM的驱动电极上,使得IM工作在最小传输点,则射频调制模块输出光载波抑制的双边带光信号。本振调制模块由强度调制器(IM)实现,本振调制模块包括一个光输入端9、一个射频输入端10和一个光输出端11;本振调制模块的光输入端9与光分路器的一个光输出端4相连接,本振调制模块的射频输入端10接收射频源输出的电本振输入信号,本振调制模块的光输出端11与光频移组件的光输入端12相连;光源输出连续光信号经光分路器后,分为上下两个支路,下支路光信号送至本振调制模块的光输入端9,射频源输出电本振输入信号送至本振调制模块的射频输入端10,本振调制模块由IM实现,IM上有相应的驱动电极,可将驱动电压施加在IM的驱动电极上,使得IM工作在最小传输点,则本振调制模块输出光载波抑制的双边带光信号。宽带滤波模块由宽带光滤波器实现,宽带滤波模块包括一个光输入端8和一个光输出端13,宽带滤波模块的光输入端8与射频调制模块的光输出端7相连接,宽带滤波模块的光输出端13与I/Q下变频组件的光输出端15相连接;宽带滤波模块将接收到的射频调制模块输出的光信号左右边带分离后,得到相应的上边带射频调制光信号;光频移组件通过双平行马赫-增德尔调制器(DPMZM)并行叠加实现,每个DPMZM包括上行马赫-增德尔调制器(MZM)、下行马赫-增德尔调制器(MZM)和主调制器;所述上行MZM和下行MZM分别利用单MZM电光调制效应进行电光调制;所述主调制器控制上行MZM输出的光信号与下行MZM输出的光信号相加或相减后,由DPMZM光输出端14送至I/Q下变频组件;信号源输出的激励信号经光分路器分两路,一路加载至DPMZM上行MZM,另一路经90度电移相后加载至DPMZM下行MZM,使得加载到DPMZM射频输入端的激励信号之间相位差为90度;DPMZM上行MZM工作在最小直流偏置点,使得上行MZM工作在载波抑制调制方式;DPMZM下行MZM工作在最小直流偏置点,使得下行MZM工作在载波抑制调制方式;DPMZM的主调制器工作在正交点,使得DPMZM输出光信号为上行MZM输出光信号与下行MZM输出光信号的差,这样DPMZM输出载波抑制的负一阶单边带光信号;同理,当加载至DPMZM射频输入端的激励信号之间相位差为-90度时,DPMZM输出载波抑制的正一阶单边带光信号;I/Q下变频组件由90度光混频器实现,包括两个光输入端15,16和四个光输出端17,19,21,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光频移的宽带多路信道化系统,其特征在于:该系统包括光源、光分路器、射频调制模块、本振调制模块、宽带滤波模块、光频移组件、I/Q下变频组件和平衡探测组件;所述的光源用于输出连续光信号;所述的光分路器用于对接收到的光信号进行分路处理;所述的射频调制模块用于对接收到的宽带射频信号进行调制后输出光信号送至宽带滤波模块;所述的本振调制模块用于对接收到的电本振输入信号进行调制后输出光信号送至光频移组件;所述的宽带滤波模块用于对接收到的光信号滤出后送至I/Q下变频组件;所述的光频移组件用于对接收到的光信号进行移频及滤波后,送至I/Q下变频组件;所述的I/Q下变频组件用于对接收到的光信号进行信道划分及混频,得到光混频信号,并将得到的光混频信号送至平衡探测组件;平衡探测组件用于对接收到的光混频信号还原为相应的电信号,输出中频子信道信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于光频移的宽带多路信道化系统,其特征在于:该系统包括光源、光分路器、射频调制模块、本振调制模块、宽带滤波模块、光频移组件、I/Q下变频组件和平衡探测组件;所述的光源用于输出连续光信号;所述的光分路器用于对接收到的光信号进行分路处理;所述的射频调制模块用于对接收到的宽带射频信号进行调制后输出光信号送至宽带滤波模块;所述的本振调制模块用于对接收到的电本振输入信号进行调制后输出光信号送至光频移组件;所述的宽带滤波模块用于对接收到的光信号滤出后送至I/Q下变频组件;所述的光频移组件用于对接收到的光信号进行移频及滤波后,送至I/Q下变频组件;所述的I/Q下变频组件用于对接收到的光信号进行信道划分及混频,得到光混频信号,并将得到的光混频信号送至平衡探测组件;平衡探测组件用于对接收到的光混频信号还原为相应的电信号,输出中频子信道信号。2.根据权利要求1所述的一种基于光频移的宽带多路信道化系统,其特征在于:光源输出端与光分路器输入端相连接,光分路器的一个输出端与射频调制模块的光输入端相连接,射频调制模块的射频输入端接收输入的宽带射频信号,射频调制模块的光输出端与宽带滤波模块输入端相连,宽带滤波模块输出端与I/Q下变频组件的输入端相连;光分路器的另一个输出端与本振调制模块的输入端相连接,本振调制模块的射频输入端接收电本振输入信号,本振调制模块的光输出端与光频移组件的输入端相连接,光频移组件的输出端与I/Q下变频组件的输入端相连接,I/Q下变频组件的输出端与平衡探测组件的输入端相连接,I/Q下变频组件的输出端与平衡探测组件的输入端相连接,I/Q下变频组件的输出端与平衡探测组件的输入端相连接,I/Q下变频组件的输出端与平衡探测组件的输入端相连接。3.根据权利要求1所述的一种基于光频移的宽带多路信道化系统,其特征在于:所述的射频调制模块由IM实现,射频调制模块包括一个光输入端5、一个射频输入端6和一个光输出端7;射频调制模块的光输入端5与光分路器的一个光输出端3相连接,射频调制模块的射频输入端6接收射频源输出的宽带射频信号,射频调制模块的光输出端7与宽带滤波模块的光输入端8相连;光源输出连续光信号经光分路器后,分为上下两个支路,上支路光信号送至射频调制模块的光输入端5,射频源输出宽带射频信号送至射频调制模块的射频输入端6;所述的IM上有驱动电极,该驱动电极上有驱动电压使得IM工作在最小传输点。4.根据权利要求1所述的一种基于光频移的宽带多路信道化系统,其特征在于:本振调制模块由IM实现,本振调制模块包括一个光输入端9、一个射频输入端10和一个光输出端11;本振调制模块的光输入端9与光分路器的一个光输出端4相连接,本振调制模块的射频输入端10接收射频源输出的电本振输入信号,本振调制模块的光输出端11与光频移组件的光输入端12相连;光源输出连续光信号经光分路器后,分为上下两个支路,下支路光信号送至本振调制模块的光输入端9,射频源输出电本振输入信号送至本振调制模块的射频输入端10;本振调制模块上有驱动电极,该驱动电极上有驱动电压使得IM工作在最小传输点。5.根据权利要求1所述的一种基于光频移的宽带多路信道化系统,其特征在于:宽带滤波模块由宽带光滤波器实现,宽带滤波模块包括一个光输入端8和一个光输出端13,宽带滤波模块的光输入端8与射频调制模块的光输出端7相连接,宽带滤波模块的光输出端13与I/Q下变频组件的光输出端15相连接;宽带滤波模块将接收到的射频调制模块输出的光信号左右边带分离后,得到相应的上边带射频调制光信号。6.根据权利要求1所述的一种基于光频移的宽带多路信道化系统,其特征在于:光频移组件通过双平行马赫-增德尔调制器(DPMZM)并行叠加实现,每个DPMZM包括上行马赫-增德尔调制器(MZM)、下行马赫-增德尔调制器(MZM)和主调制器;所述上行MZM和下行MZM分别利用单MZM电光调制效应进行电光调制;所述主调制器控制上行MZM输出的光信号与下行MZM输出的光信号相加或相减后,由DPMZM光输出端14送至I/Q下变频组件。7.根据权利要求6所述的一种基于光频移的宽带多路信道...

【专利技术属性】
技术研发人员:蒋炜高永胜秦伟泽李小军谭庆贵禹旭敏梁栋朱忠博赵尚弘
申请(专利权)人:西安空间无线电技术研究所
类型:发明
国别省市:陕西,61

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