基于微波移相器的微波信号光纤稳相传输系统技术方案

一种基于微波移相器的微波信号光纤稳相传输系统，包括：一中心站、一远端和一单模光纤，所述中心站通过单模光纤与远端连接，该中心站由半导体激光器、双驱动马赫曾德尔调制器、微波信号源、第一功分器、第一光滤波器、掺饵光纤放大器、光耦合器、第一阵列波导光栅、第一光电探测器、除频器、第二功分器、光源、强度调制器、第二光滤波器、光环行器、第二光电探测器、第一电混频器、带通滤波器、第二电混频器、低通滤波器、线性电压放大电路组成；该远端由第二阵列波导光栅、第三光电探测器、法拉第旋光镜组成。本发明专利技术搭建及维护成本低；可以对微波信号的相位抖动进行实时的提取和反馈。

【技术实现步骤摘要】
基于微波移相器的微波信号光纤稳相传输系统
本专利技术涉及一种通过光纤稳相传输微波信号的系统，具体来说是一种基于微波移 相器的微波信号光纤稳相传输系统，属于微波光子学
。
技术介绍
在分布式合成孔径雷达，深空探测，原子钟分发，全球导航卫星系统等领域中，均 需要用到微波信号的稳相传输技术。传统的微波信号传输采用同轴电缆进行稳相传输，但 电缆损耗大、体积大、成本高，很难实现远距离传输。光纤以其低损耗、带宽大、抗电磁干扰、 价格低的优势被认为非常适合用于微波信号的传输，尤其是远距离传输。然而，由于外界环 境的影响，如温度、应变、振动等，会导致光纤的等效长度发生变化，经光纤传输的信号延时 发生改变，进而导致经光纤传输的微波信号的相位发生抖动。目前，实现微波信号稳相传输 的基本思想都是利用往返延迟校正消除相位抖动，认为在光纤中相向传输的光信号是相互 独立的，其经历的延时是相同的，即相位抖动相同，具体方法可以归纳为两类，一是主动控 制法，在信号发射端，将已带有相位抖动的信号和待传输的信号进行混频实现信号预失真， 预失真的信号经过同一链路的传输后得到相位稳定的微波信号；或者是在信号接收端，通 过对两路带有相同相位抖动的信号进行下混频，得到无相位延迟的信号。目前，主动控制 法需要多个混频器，电滤波器和多个相位同步的微波源，系统复杂，成本较高，并且在实际 应用中很难操作。另一种是被动控制法，通过直接提取调制在光载波上的微波信号在光纤 链路中往返传输的实时相位抖动信息，获得相位差信号，利用控制器件主动补偿待传输微 波信号的相位，从而使传输的微波信号趋于稳定，这种方法的局限在于，相位差信号的提取 主要依靠电路上的锁相技术，即利用鉴相器和环路滤波器鉴别相位抖动信息，传输信号的 带宽受到很大限制，另外，目前用于补偿相位的器件主要有波长调谐激光器，可调光/电延 迟线，光纤拉伸器等，当环境变化较大时，光纤等效长度变化较大，从而引起传输信号的相 位抖动较大，由于上述器件的可调节范围较小，很难实现相位抖动的实时补偿。（L. Zhang, L. Chang, Y. Dong, ff. Xie, H. He and ff. Hu, Phase drift cancellation of remote radio frequency transfer using an optoelectronic delay-locked loop 〃 , Opt. Lett. , Vol. 36, no. 6, pp. 873-877,2011.)
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种基于微波移相器的微波信号光纤稳相 传输系统，该系统只在中心站对信号进行处理，搭建及维护成本低；可以对微波信号的相位 抖动进行实时的提取和反馈；利用混频器进行鉴相，传输的微波信号的带宽具有很大的提 商。 本专利技术提供一种基于微波移相器的微波信号光纤稳相传输系统，包括：一中心站、 一远端和一单模光纤，所述中心站通过单模光纤与远端连接，其中： 所述的中心站包括： 一半导体激光器； -双驱动马赫曾德尔调制器，其光输入端与半导体激光器的输出端相连； 一微波信号源； -第一功分器，其输入端口 1与微波信号源的输出端相连，其输出端口 2与双驱动 马赫曾德尔调制器的微波信号输入端相连； 一第一光滤波器，其输入端与双驱动马赫曾德尔调制器的光输出端相连； -掺馆光纤放大器，其输入端与光滤波器的输出端相连； -光稱合器，其输入端口 1与掺馆光纤放大器的输出端相连； -第一阵列波导光栅，其输入端口 1与光稱合器的输出端口 3相连； -第一光电探测器，其输入端与光稱合器的输出端口 2相连； 一除频器，其输入端与第一光电探测器的输出端相连； 一第二功分器，其输入端口 1与除频器的输出端相连； 一光源； -强度调制器，其光输入端与光源的输出端相连，其射频输入端与第二功分器的 输出端口 3相连； 一第二光滤波器，其输入端与强度调制器的输出端相连； -光环行器，其输入端口 1与第二光滤波器的输出端相连，其端口 2与第一阵列波 导光栅的输入端口 2相连； -第二光电探测器，其输入端与光环行器的输出端口 3相连； -第一电混频器，其本振输入端与功分器的输出端口 2相连，其中频输入端与第 二光电探测器的输出端相连； -带通滤波器，其输入端与电混频器的射频输出端相连； -第二电混频器，其射频输入端与第一功分器的输出端口 3相连，其中频输入端 与带通滤波器的输出端相连； -低通滤波器，其输入端与第二电混频器的本振输出端相连； -线性电压放大电路，其输入端与低通滤波器的输出端相连，其输出端与双驱动 马赫曾德尔调制器的偏置电压输入端相连； 所述的远端包括： -第二阵列波导光栅，其输入端与单模光纤相连； -第三光电探测器，其输入端与第二阵列波导光栅的一输出端口 1相连； -法拉第旋光镜，输入端与第二阵列波导光栅的另一输出端口 2相连。 本专利技术的工作原理如下： 中心站微波源产生需传输的本振微波信号，利用双驱动马赫曾德尔调制器将其调 制到光载波上，经滤波、放大后的光载微波信号用功分器分为两路，一路经阵列波导光栅进 入光纤传输链路，传送到远端，另一路信号经光电探测器后得到微波信号，该微波信号经双 驱动马赫曾德尔调制器后，相位与本振信号不同，利用除频器将其频率和相位均变为一半， 同样加载到光载波上进行传输，远端的法拉第旋光镜将其发射，沿原光纤链路传输，返回到 中心站的信号经历了两倍的延时，但由于除频微波信号频率为本振信号的一半，因此返回 到中心站的除频微波信号的相位抖动与中心站传到远端的本振信号的相位抖动一致。将未 传输的除频信号和返回的除频信号进行上混频，得到与本振信号频率相同，且包含相位抖 动信息的微波信号，用混频器和低通滤波器对该信号和本振信号进行鉴相，得到表征相位 抖动的电压信号，反馈到双驱动马赫曾德尔调制器的偏置电压端，对传输的本振微波信号 进行移相，补偿光纤传输链路延时导致的微波信号相位抖动，实现远端接收到的微波信号 与中心站发射的本振微波信号相位同步，即实现微波信号的光纤稳相传输。 本专利技术具有以下有益效果：该系统只在中心站对信号进行处理，搭建及维护成本 低；可以对微波信号的相位抖动进行实时的提取和反馈；利用混频器进行鉴相，传输的微 波信号的带宽得到了很大的提高。 【附图说明】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本专利技术作进一步的详细说明，其中： 图1是本专利技术中基于微波移相器的微波信号光纤稳相传输系统的结构不意图。 【具体实施方式】 请参阅图1所不，本专利技术提供一种基于微波移相器的微波信号光纤稳相传输系 统，包括：一中心站A、一远端B和一单模光纤9,所述中心站A通过单模光纤9与远端B连 接，其中： 所述的中心站A包括： -半导体激光器1，其用于提供连续的光载波； -双驱动马赫曾德尔调制器2,其光输入端与半导体激光器1的输出端相连； 一微波信号源3,所述微波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微波移相器的微波信号光纤稳相传输系统，包括：一中心站、一远端和一单模光纤，所述中心站通过单模光纤与远端连接，其中：所述的中心站包括：一半导体激光器；一双驱动马赫曾德尔调制器，其光输入端与半导体激光器的输出端相连；一微波信号源；一第一功分器，其输入端口1与微波信号源的输出端相连，其输出端口2与双驱动马赫曾德尔调制器的微波信号输入端相连；一第一光滤波器，其输入端与双驱动马赫曾德尔调制器的光输出端相连；一掺饵光纤放大器，其输入端与光滤波器的输出端相连；一光耦合器，其输入端口1与掺饵光纤放大器的输出端相连；一第一阵列波导光栅，其输入端口1与光耦合器的输出端口3相连；一第一光电探测器，其输入端与光耦合器的输出端口2相连；一除频器，其输入端与第一光电探测器的输出端相连；一第二功分器，其输入端口1与除频器的输出端相连；一光源；一强度调制器，其光输入端与光源的输出端相连，其射频输入端与第二功分器的输出端口3相连；一第二光滤波器，其输入端与强度调制器的输出端相连；一光环行器，其输入端口1与第二光滤波器的输出端相连，其端口2与第一阵列波导光栅的输入端口2相连；一第二光电探测器，其输入端与光环行器的输出端口3相连；一第一电混频器，其本振输入端与功分器的输出端口2相连，其中频输入端与第二光电探测器的输出端相连；一带通滤波器，其输入端与电混频器的射频输出端相连；一第二电混频器，其射频输入端与第一功分器的输出端口3相连，其中频输入端与带通滤波器的输出端相连；一低通滤波器，其输入端与第二电混频器的本振输出端相连；一线性电压放大电路，其输入端与低通滤波器的输出端相连，其输出端与双驱动马赫曾德尔调制器的偏置电压输入端相连；所述的远端包括：一第二阵列波导光栅，其输入端与单模光纤相连；一第三光电探测器，其输入端与第二阵列波导光栅的一输出端口1相连；一法拉第旋光镜，输入端与第二阵列波导光栅的另一输出端口2相连。...

【技术特征摘要】
1. 一种基于微波移相器的微波信号光纤稳相传输系统，包括：一中心站、一远端和一 单模光纤，所述中心站通过单模光纤与远端连接，其中： 所述的中心站包括： 一半导体激光器； 一双驱动马赫曾德尔调制器，其光输入端与半导体激光器的输出端相连； 一微波信号源； 一第一功分器，其输入端口 1与微波信号源的输出端相连，其输出端口 2与双驱动马赫 曾德尔调制器的微波信号输入端相连； 一第一光滤波器，其输入端与双驱动马赫曾德尔调制器的光输出端相连； 一掺馆光纤放大器，其输入端与光滤波器的输出端相连； 一光稱合器，其输入端口 1与掺馆光纤放大器的输出端相连； 一第一阵列波导光栅，其输入端口 1与光稱合器的输出端口 3相连； 一第一光电探测器，其输入端与光稱合器的输出端口 2相连； 一除频器，其输入端与第一光电探测器的输出端相连； 一第二功分器，其输入端口 1与除频器的输出端相连； 一光源； 一强度调制器，其光输入端与光源的输出端相连，其射频输入端与第二功分器的输出 端口 3相连； 一第二光滤波器，其输入端与强度调制器的输出端相连； 一光环行器，其输入端口 1与第二光滤波器的输出端相连，其端口 2与第一阵列波导光 栅的输入端口 2相连； 一第二光电探测器，其输入端与光环行器的输出端口 3相连； 一第一电混频器，其本振输入端与功分器的输出端口 2相连，其中频输入端与第二光 电探测器的输出端相连； 一带通滤波器，其输入端与电混频器的射频输出端相连； 一第二电混频器，其射频输入端与第一功分器的输出端口 3相连，其中频输入端与带 通滤波器的输出端相连； 一低通滤波器，其输入端与第二电混频器的本振输出端相连； 一线性电压放大电路，其输入端与低通滤波器的输出端相连，其输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玮钰，李伟，孙文惠，王文亭，刘建国，祝宁华，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11