基于多频光本振的多波段可重构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基于多频光本振的多波段可重构信号产生方法。生成两路光本振信号，其中至少有一路是多频光本振信号；以其中一路光本振信号作为光载波，将低频参考信号电光调制于其上，生成载波抑制单边带信号；将所述载波抑制单边带信号与另外一路光本振信号耦合混频，并将其中的每个频率分量作为独立的通道分割出来；对各通道信号分别进行光电转换和延时处理，从而产生不同时刻不同波段的多个射频子波段信号；对所述射频子波段信号进行拼接组合，得到带宽、时宽、中心频率任意可调的可重构信号。本发明专利技术还公开了一种基于多频光本振的多波段可重构信号产生装置。本发明专利技术的信号带宽、时宽、中心频率灵活多变，还能进一步扩展信号的带宽以及时宽。

【技术实现步骤摘要】
基于多频光本振的多波段可重构信号产生方法及装置
本专利技术涉及一种微波信号产生方法，尤其涉及一种多波段可重构信号产生方法，属于微波光子

技术介绍
多波段可重构信号产生作为多功能一体化射频系统必不可少的关键模块，一直被广泛应用于航电、雷达、卫星等射频综合系统中。例如，在电子战系统中，可重构信号的切换速度将直接决定战机侦查、干扰、识别的反应能力，从而影响战机的存活率；雷达系统则要求发射信号既具有大时宽，又具有大带宽，从而使其看得远且看得清；在卫星系统中，为了同时实现通信、导航、气象预报等功能，往往要求我们的射频综合系统能同时产生多个不同波段、不同带宽、不同格式的信号。为此，大量研究致力于多波段可重构信号的产生。传统的电子产生方法主要分为模拟域产生法和数字域产生法。模拟域主要通过压控振荡器(VCO)以及声表面波(SAW)滤波器来实现，受限于电子器件的模拟带宽以及固定响应，所产生的信号无法灵活调节，并且信号带宽有限(最多几个GHz)。数字域主要是通过数字直接合成法(DDS)和波形存储直接法来产生可重构信号，虽然产生的信号格式灵活多变，但受限于数字系统的时钟限制，所产生的信号带宽和中心频率都较低，并且参数调节范围有限。虽然可以通过多倍频来进一步扩大带宽，但信号质量会随着倍频数的增大而急剧恶化。为了突破传统电子技术所面临的带宽瓶颈，基于光子技术的可重构信号产生被逐步提出。利用光子技术丰富的频谱资源，可以使得所产生的信号具有高频宽带、灵活可重构的优点。基于光子技术的产生方法主要有两类，一类是映射法，另一类是外差法。映射主要是空时映射(STM)(A.Vega,D.E.Leaird,andA.M.Weiner,“High-speeddirectspace-to-timepulseshapingwith1nsreconfiguration,”Opt.Lett.35(10),1554–1556，2010.)和频时映射(FTM)(F.Zhang,X.Ge,andS.Pan,“Background-freepulsedmicrowavesignalgenerationbasedonspectralshapingandfrequency-to-timemapping,”Photon.Res.2(4),B5–B10,2014.)，这类映射方法都需要一个整形器，来实现空间整形或频谱整形，通过改变整形器的响应，就可以实现信号波形的可重构。其典型的方案图如图1所示，利用的是一个基于阵列光栅波导的脉冲整形器，来实现空间整形，但是受限于时间孔径，所产生的信号时宽通常只有几个纳秒到几十纳秒之间。而基于光子技术的外差法时宽和中心频率均可较为灵活的改变。其中较为典型的一类方案如图2所示(W.Li,F.Kong,andJ.P.Yao,“Arbitrarymicrowavewaveformgenerationbasedonatunableoptoelectronicoscillator,”J.Lightw.Technol.,31(23),3780–3786,Dec.2013.)，主要思想是利用两个不同的相位调制产生一对相干光波长，然后送入到光电探测器中进行光外差探测，通过控制两个波长的距离来改变产生信号的中心频率，改变相位调制器的驱动信号来改变产生的信号波。类似的，如图3所示基于一个振荡周期半导体激光器的可重构信号产生方法也被提出(P.Zhou,F.Z.Zhang,Q.S.Guo,S.M.Li,andS.L.Pan,"ReconfigurableRadarWaveformGenerationbasedonanOpticallyInjectedSemiconductorLaser,"JournalofSelectedTopicsinQuantumElectronics,23(6),1801109,2017.)，依然是利用两个不同光波长进行外差探测，其可以实现中心频率可调的微波跳频、线性调频等信号的产生。然而前面这些方法仅仅只实现了单波段信号的可重构产生，目前鲜有多波段信号产生技术的报道。最近，虽然报道了一种基于偏分复用的双波段信号产生(Q.S.Guo,F.Z.Zhang,P.Zhou,andS.L.Pan,"Dual-bandLFMsignalgenerationbyfrequencyquadruplingandpolarizationmultiplexing,"IEEEPhotonicsTechnologyLetters,29(16),1320-1323,2017.)，但所产生的波段数目受到偏振态的制约，无法进一步增加。综上可知，目前尚无一种方案能实现多波段信号同时产生，并且保证所产生信号中心频率的大范围、精细可调节，带宽、时宽的快速可重构。这严重制约了一体化雷达、卫星等射频综合系统的多功能化、可重构化以及产品化，影响了系统的快速反应能力。以上问题亟待解决。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种基于多频光本振的多波段可重构信号产生方法及装置，在实现信号带宽、时宽、中心频率灵活多变基础上，还能根据实际系统需要，对多个子波段进行任意组合，从而进一步扩展所产生信号的带宽以及时宽。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：基于多频光本振的多波段可重构信号产生方法，生成两路光本振信号，其中至少有一路是包含至少两个频率分量的多频光本振信号；以其中一路光本振信号作为光载波，将低频参考信号电光调制于其上，生成载波抑制单边带信号；将所述载波抑制单边带信号与另外一路光本振信号耦合混频，并将耦合混频信号中的每个频率分量作为独立的通道分割出来；对各通道信号分别进行光电转换和延时处理，从而产生不同时刻不同波段的多个射频子波段信号；对所述射频子波段信号进行拼接组合，得到带宽、时宽、中心频率任意可调的可重构信号。根据相同的专利技术思路还可以得到以下技术方案：基于多频光本振的多波段可重构信号产生装置，包括：多频光源模块，用于生成两路光本振信号，其中至少有一路是包含至少两个频率分量的多频光本振信号；电光调制模块，用于以其中一路光本振信号作为光载波，将低频参考信号电光调制于其上，生成载波抑制单边带信号；可编程光处理器，用于将所述载波抑制单边带信号与另外一路光本振信号耦合混频，并将耦合混频信号中的每个频率分量作为独立的通道分割出来；光电转换和时延模块，用于对各通道信号分别进行光电转换和延时处理，从而产生不同时刻不同波段的多个射频子波段信号；可编程电耦合器，用于对所述射频子波段信号进行拼接组合，得到带宽、时宽、中心频率任意可调的可重构信号。优选地，所述光电转换和时延模块包括光电探测器阵列，以及设置于光电探测器阵列之前的光延时模块或者设置于光电探测器阵列之后的电延时模块。优选地，所述多频光源模块由一组锁模激光器和/或一组单频激光器组合构成。优选地，所述多频光源模块所生成的两路光本振信号均为多频光本振信号。进一步优选地，所述多频光源模块所生成的两路多频光本振信号中至少有一路是光频梳信号。优选地，所述光频梳信号通过电光调制方式实现。进一步优选地，所述多频光源模块包括：激光器，用于产生一个单频光信号；光分束器，用于将所述单频光信号分为两路；第一电光调制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于多频光本振的多波段可重构信号产生方法，其特征在于，生成两路光本振信号，其中至少有一路是包含至少两个频率分量的多频光本振信号；以其中一路光本振信号作为光载波，将低频参考信号电光调制于其上，生成载波抑制单边带信号；将所述载波抑制单边带信号与另外一路光本振信号耦合混频，并将耦合混频信号中的每个频率分量作为独立的通道分割出来；对各通道信号分别进行光电转换和延时处理，从而产生不同时刻不同波段的多个射频子波段信号；对所述射频子波段信号进行拼接组合，得到带宽、时宽、中心频率任意可调的可重构信号。

【技术特征摘要】
1.基于多频光本振的多波段可重构信号产生方法，其特征在于，生成两路光本振信号，其中至少有一路是包含至少两个频率分量的多频光本振信号；以其中一路光本振信号作为光载波，将低频参考信号电光调制于其上，生成载波抑制单边带信号；将所述载波抑制单边带信号与另外一路光本振信号耦合混频，并将耦合混频信号中的每个频率分量作为独立的通道分割出来；对各通道信号分别进行光电转换和延时处理，从而产生不同时刻不同波段的多个射频子波段信号；对所述射频子波段信号进行拼接组合，得到带宽、时宽、中心频率任意可调的可重构信号。2.基于多频光本振的多波段可重构信号产生装置，其特征在于，包括：多频光源模块，用于生成两路光本振信号，其中至少有一路是包含至少两个频率分量的多频光本振信号；电光调制模块，用于以其中一路光本振信号作为光载波，将低频参考信号电光调制于其上，生成载波抑制单边带信号；可编程光处理器，用于将所述载波抑制单边带信号与另外一路光本振信号耦合混频，并将耦合混频信号中的每个频率分量作为独立的通道分割出来；光电转换和时延模块，用于对各通道信号分别进行光电转换和延时处理，从而产生不同时刻不同波段的多个射频子波段信号；可编程电耦合器，用于对所述射频子波段信号进行拼接组合，得到带宽、时宽、中心频率任意可调的可重构信号。3.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱丹，陈文娟，潘时龙，谢晨旭，唐震宙，陈之文，
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