一种差分相位编码的微波信号产生方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有差分相位编码的微波信号产生方法及装置，属于通信、雷达以及微波光子技术领域。本发明专利技术装置包括激光器、第一电光调制器、第二电光调制器、级联马赫曾德尔干涉仪、平衡光电探测器、微波信号源、编码信号产生器。本发明专利技术方法具体为：利用第一电光调制器对直流光进行抑制载波调制得到两个子载波；利用第二电光调制器将编码信号相位调制于以上两个子载波；利用级联马赫曾德尔干涉仪将两个子载波分开并引入适当延时差；利用平衡光电探测器对级联马赫曾德尔干涉仪输出的两路光信号进行光电探测即可得到具有差分相位编码的微波信号。本发明专利技术主要优势：可产生具有差分相位编码的微波信号，且具有高载频、大带宽和无低频噪声干扰的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种差分相位编码的微波信号产生方法及装置
本专利技术涉及一种差分相位编码的微波信号产生方法及装置，尤其涉及一种基于微波光子技术实现的差分相位编码的微波信号产生方法及装置，属于通信、雷达与微波光子学领域。
技术介绍
相位编码或差分相位编码是微波通信系统中常用的调制格式，也是雷达系统中实现脉冲压缩以提高距离分辨率的关键技术之一。特别的，使用差分相位编码格式能明显提高微波通信系统的可靠性。随着通信与雷达等系统所需要的相位编码信号的载频不断提升、带宽不断增大，如何产生高频、大带宽的相位编码信号成为通信与雷达系统亟需解决的问题。传统的相位编码信号通过电子技术产生，但是信号的带宽受限并且载波频率较低，当使用混频的方法提升信号带宽与频率时会导致信号质量恶化，因而难以满足未来通信与雷达系统的需求。与采用电子技术相比，利用微波光子技术产生相位编码的微波信号具有频率高、带宽大、损耗低、体积小、抗电磁干扰能力强等优势，受到人们的高度重视。近年来，研究人员提出了许多种基于微波光子技术的相位编码信号产生方法，但目前这些方法通常存在以下几方面问题：第一、由于光电探测器实现光电转换时遵循平方律检波，得到的相位编码信号中存在较多的低频成分，在信号发射前必须使用滤波器将低频成分去除，使系统复杂度升高；第二、得到的相位编码信号的载频与驱动系统的微波信号源频率相同，因此要产生高载频的相位编码信号必需要使用高频的微波信号源，使系统成本增加；第三、如需要产生差分相位编码的微波信号，必须在电域首先完成信号的差分编码，然后作为微波光子系统的输入，而不能利用原始的编码信号作为输入直接产生差分相位编码的微波信号。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于微波光子技术实现的差分相位编码的微波信号产生方法及装置，利用原始的编码信号作为系统输入直接产生具有差分相位编码的微波信号。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种差分相位编码的微波信号产生方法，激光器产生直流光信号输入第一电光调制器；微波信号源产生单频微波信号驱动第一电光调制器；利用第一电光调制器对所述直流光信号进行抑制载波双边带调制得到两个子载波光信号，所述两个子载波光信号进入第二电光调制器；编码信号产生器产生二值编码信号作为驱动信号进入第二电光调制器；在第二电光调制器中，利用编码信号产生器产生的二值编码信号对两个子载波光信号同时进行相位调制；第二电光调制器输出的光信号进入级联马赫曾德尔干涉仪；级联马赫曾德尔干涉仪由第一级马赫曾德尔干涉仪和第二级马赫曾德尔干涉仪组成；所述第一级马赫曾德尔干涉仪对第二电光调制器输出的光信号引入延时差，使第一级马赫曾德尔干涉仪两个输出端具有互补的梳状滤波特性，从而将两个子载波光信号分开，第二级马赫曾德尔干涉仪对第一级马赫曾德尔干涉仪输出的分开的两个子载波光信号引入延时差后，两个子载波光信号互相干涉得到光强度互补的两路光信号输出；其中：第一级马赫曾德尔干涉仪中引入的延时差为τ1＝1/(4fRF)，fRF为微波信号源产生的单频微波信号频率；所述第二级马赫曾德尔干涉仪中引入的延时差为τ2＝1/B，B为编码信号产生器产生的二值编码信号的速率；第二级马赫曾德尔干涉仪输出的光强度互补的两路光信号分别送至平衡光电探测器的两个输入端；平衡光电探测器的输出即为差分相位编码的微波信号。进一步的，第二电光调制器的相位调制深度为π。一种差分相位编码的微波信号产生装置，包括：激光器、第一电光调制器、第二电光调制器、级联马赫曾德尔干涉仪、平衡光电探测器、微波信号源和编码信号产生器；所述平衡光电探测器中设置有两个宽带光电探测器；所述激光器的输出端连接第一电光调制器的输入端；所述第一电光调制器的输出端连接第二电光调制器的输入端；沿第二电光调制器的信号输出方向依次连接级联马赫曾德尔干涉仪和平衡光电探测器；所述微波信号源的输出端与第一电光调制器的驱动信号输入端连接；所述编码信号产生器的输出端与第二电光调制器的驱动信号输入端连接。进一步的，所述第一电光调制器采用宽带马赫曾德尔调制器。进一步的，所述第二电光调制器为宽带电光相位调制器。有益效果：本专利技术提供的一种差分相位编码的微波信号产生方法及装置：(1)最终产生的差分相位编码微波信号载频为驱动第一电光调制器的微波源信号频率的二倍，因而能利用低频器件产生高频微波信号。(2)无需电域差分编码模块，能利用原始的编码信号作为系统输入直接产生具有差分相位编码的微波信号。(3)通过平衡光电探测获得差分输出，可以去除输出信号中的低频背景噪声干扰，并增大相位编码微波信号的功率。附图说明图1为本专利技术中差分相位编码的微波信号产生装置的结构示意图；图2为通过实施例产生差分相位编码的微波信号的实验结果：图2(a)为产生的差分相位编码信号的归一化波形；图2(b)为原始二值编码信号波形；图2(c)为经过延时τ2后的二值编码信号波形；图2(d)为依据希尔伯特变换从产生的相位编码微波信号中提取出的相位信息。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。一种差分相位编码的微波信号产生装置，包括：激光器、第一电光调制器、第二电光调制器、级联马赫曾德尔干涉仪、平衡光电探测器、微波信号源和编码信号产生器；所述激光器的输出端连接第一电光调制器的输入端；所述第一电光调制器的输出端连接第二电光调制器的输入端；沿第二电光调制器的信号输出方向依次连接级联马赫曾德尔干涉仪和平衡光电探测器；所述微波信号源的输出端与第一电光调制器的驱动信号输入端连接；所述编码信号产生器的输出端与第二电光调制器的驱动信号输入端连接。第一电光调制器优选为宽带马赫曾德尔调制器，其偏置电压对应马赫曾德尔调制器的强度调制传递函数最低点；所述第二电光调制器优选为宽带电光相位调制器，由编码信号产生器产生的二值编码信号驱动，实现相位调制深度为π，即对应二值编码信号的不同电平，第二电光调制器输出的光信号的相位相差π；所述级联马赫曾德尔干涉仪由两级马赫曾德尔干涉仪构成，该级联马赫曾德尔干涉仪具有一个光信号输入端口与两个光信号输出端口，其中第一级马赫曾德尔干涉仪的两个干涉臂对输入光信号的延时差为τ1＝1/(4fRF)(fRF为驱动第一电光调制器的单频微波信号频率，单位为Hz)，所述延时差是指级联马赫曾德尔干涉仪中的干涉臂对光信号的延时的差，即为在第一级马赫曾德尔干涉仪中一个干涉臂上延时量为τ1，另一个干涉臂延时量为0。第二级马赫曾德尔干涉仪的两个干涉臂对第一级马赫曾德尔干涉仪输出的光信号的延时差为τ2＝1/B(B为驱动第二电光调制器的二值编码信号速率，单位为bit/s)，即在第二级马赫曾德尔干涉仪中的一个干涉臂上延时量为τ2，另一个干涉臂延时量为0；所述平衡光电探测器包含两个宽带光电探测器，该平衡光电探测器的输出信号为两个宽带光电探测器输出电信号的差。本专利技术中具有差分相位编码的微波信号产生方法具体为：利用第一电光调制器将激光器产生的直流光信号进行抑制载波双边带调制得到两个子载波光信号，再利用第二电光调制器将编码信号产生器产生的二值编码信号同时相位调制于以上两个子载波光信号上，其中第二电光调制器的相位调制深度为π，即对应二值编码信号的不同电平，第二电光调制器输出光信号的相位相差π；第二电光调制器输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种差分相位编码的微波信号产生方法，其特征在于：激光器产生直流光信号输入第一电光调制器；微波信号源产生单频微波信号驱动第一电光调制器；利用第一电光调制器对所述直流光信号进行抑制载波双边带调制得到两个子载波光信号，所述两个子载波光信号进入第二电光调制器；编码信号产生器产生二值编码信号作为驱动信号进入第二电光调制器；在第二电光调制器中，利用编码信号产生器产生的二值编码信号对两个子载波光信号同时进行相位调制；第二电光调制器输出的光信号进入级联马赫曾德尔干涉仪；级联马赫曾德尔干涉仪由第一级马赫曾德尔干涉仪和第二级马赫曾德尔干涉仪组成；所述第一级马赫曾德尔干涉仪对第二电光调制器输出的光信号引入延时差，从而将两个子载波光信号分开，第二级马赫曾德尔干涉仪对第一级马赫曾德尔干涉仪输出的分开的两个子载波光信号引入延时差后，两个子载波光信号互相干涉得到光强度互补的两路光信号输出；其中：第一级马赫曾德尔干涉仪中引入的延时差为τ1＝1/(4fRF)，fRF为微波信号源产生的单频微波信号频率；所述第二级马赫曾德尔干涉仪中引入的延时差为τ2＝1/B，B为编码信号产生器产生的二值编码信号的速率；第二级马赫曾德尔干涉仪输出的两路光强度互补的光信号分别送至平衡光电探测器的两个输入端；平衡光电探测器的输出即为差分相位编码的微波信号。...

【技术特征摘要】
1.一种差分相位编码的微波信号产生方法，其特征在于：激光器产生直流光信号输入第一电光调制器；微波信号源产生单频微波信号驱动第一电光调制器；利用第一电光调制器对所述直流光信号进行抑制载波双边带调制得到两个子载波光信号，所述两个子载波光信号进入第二电光调制器；编码信号产生器产生二值编码信号作为驱动信号进入第二电光调制器；在第二电光调制器中，利用编码信号产生器产生的二值编码信号对两个子载波光信号同时进行相位调制；第二电光调制器输出的光信号进入级联马赫曾德尔干涉仪；级联马赫曾德尔干涉仪由第一级马赫曾德尔干涉仪和第二级马赫曾德尔干涉仪组成；所述第一级马赫曾德尔干涉仪对第二电光调制器输出的光信号引入延时差，从而将两个子载波光信号分开，第二级马赫曾德尔干涉仪对第一级马赫曾德尔干涉仪输出的分开的两个子载波光信号引入延时差后，两个子载波光信号互相干涉得到光强度互补的两路光信号输出；其中：第一级马赫曾德尔干涉仪中引入的延时差为τ1＝1/(4fRF)，fRF为微波信号源产生的单频微波信号频率；所述第二级马赫曾德尔干涉仪中引入的延时差为τ2＝1/B，B为编码信号产生器产生的二值编码信号的速率...

【专利技术属性】
技术研发人员：张方正，戈小忠，潘时龙，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32