基于循环移频的射频跳频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循环移频的射频跳频信号产生方法，将频率为fc的光信号分为两路；对第一路光信号进行移频后得到参考光信号；将第二路光信号通过光开关转换为周期性的光脉冲信号，然后将光脉冲信号输入循环移频模块，则从所述循环移频模块输出光跳频信号；对所述光跳频信号与参考光信号进行拍频，即得到射频跳频信号，且所述射频跳频信号的中心频率可通过改变第一路光信号的移频量进行调整。本发明专利技术还公开了一种基于循环移频的射频跳频信号产生装置。本发明专利技术可提高跳频信号的带宽范围，实现高速跳频，且跳频信号中心频率及跳频速度可控。

A Method and Device for Generating RF Frequency Hopping Signal Based on Cyclic Frequency Shift

【技术实现步骤摘要】
基于循环移频的射频跳频信号产生方法及装置
本专利技术涉及一种射频跳频信号产生方法，尤其涉及一种利用微波光子技术实现的射频跳频信号产生方法及装置。
技术介绍
跳频信号是一种扩频方式，有良好的抗干扰作用，在通信，雷达以及电子战系统中有着重要作用。在通信系统中，跳频技术可以提高通信容量和抗干扰能力；在雷达系统中，跳频信号的大时间带宽积(Time-BandwidthProduct,TBWP)可以增加探测距离，提高距离分辨率。目前，传统电子方法产生的跳频信号，因受限于电子瓶颈，带宽小(在GHz一下)，速度慢(为kHz数量级)。随着微波光子技术的发展，在光域中产生射频跳频信号的方法被提出。微波扫频信号可以通过一个分布式布拉格反射器激光器或两个分布式反馈激光器产生的两波长不同的光拍频产生。但是光的线宽在扫频时增加，使得产生的射频信号的质量变差。同时还有空时映射法，频时映射法。李王哲等人在"Frequency-hoppingmicrowavewaveformgenerationbasedonafrequency-tunableoptoelectronicoscillator"(Li,Wangzhe,WeifengZhang,andJianpingYao."Frequency-hoppingmicrowavewaveformgenerationbasedonafrequency-tunableoptoelectronicoscillator."OpticalFiberCommunicationConference.OpticalSocietyofAmerica,2014.)中提出了基于光电振荡器的跳频信号产生方法，跳频速度达10MHz，TBWP达700，带宽小于10GHz。周沛等人在"Flexiblefrequency-hoppingmicrowavegenerationbydynamiccontrolofopticallyinjectedsemiconductorlaser"(Zhou,Pei,etal."Flexiblefrequency-hoppingmicrowavegenerationbydynamiccontrolofopticallyinjectedsemiconductorlaser."IEEEPhotonicsJournal8.6(2016):1-9.)中通过光注入半导体激光器产生了带宽大于10GHz的跳频信号，跳频速度为10MHz。利用微波光子技术产生的跳频信号带宽相比于传统电方法有了巨大提升。如何进一步扩大带宽范围仍在研究中；同时，如何实现高速跳频以及控制跳频速度，也有待进一步研究。
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，提供一种射频跳频信号产生方法，可提高跳频信号的带宽范围，实现高速跳频，且跳频信号中心频率及跳频速度可控。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：一种基于循环移频的射频跳频信号产生方法，将频率为fc的光信号分为两路；对第一路光信号进行移频后得到参考光信号；将第二路光信号通过光开关转换为周期性的光脉冲信号，然后将光脉冲信号输入循环移频模块，并令以下条件得到满足：或其中T、τ分别为所述光脉冲信号的周期、脉宽，TL为光在所述循环移频模块的环路中走一圈所需时间，N为大于1的整数，则从所述循环移频模块输出光跳频信号；对所述光跳频信号与参考光信号进行拍频，即得到射频跳频信号，且所述射频跳频信号的中心频率可通过改变第一路光信号的移频量进行调整。优选地，所述循环移频模块包括：光合路器，用于将所述光脉冲信号与来自光分路器的光信号进行合路；双平行马赫曾德尔调制器，其被其余参数相同但相位相差π/2的射频信号驱动，用于对所输入光信号进行移频，移频量为所述射频信号的频率，移频的方向由双平行马赫曾德尔调制器的偏置状态决定；光分路器，用于将双平行马赫曾德尔调制器的输出信号分为两路，一路作为所述循环移频模块的输出，一路送入所述光合路器；光滤波器，串接于光合路器与光分路器之间或者接在所述循环移频模块的输出端，其对于频率在fc+Δf～fc+N×Δf光信号为带通，对于频率为fc+(N+1)×Δf及以上频率的光信号为带阻。进一步优选地，所述循环移频模块还包括串接于光合路器与光分路器之间的光放大器。优选地，使用双平行马赫曾德尔调制器来对第一路光信号进行移频，所述双平行马赫曾德尔调制器被其余参数相同但相位相差π/2的射频信号驱动，移频量为所述射频信号的频率，移频的方向由双平行马赫曾德尔调制器的偏置状态决定。优选地，所述光开关为马赫曾德尔调制器，光开关的开关状态通过马赫曾德尔调制器的偏置状态来控制。根据相同的专利技术思路还可以得到以下技术方案：一种基于循环移频的射频跳频信号产生装置，包括：光源，用于生成频率为fc的光信号；第一光耦合器，用于将光源输出的光信号分为两路；光移频模块，用于对光源输出的第一路光信号进行移频后得到参考光信号；光开关，用于将光源输出的第二路光信号转换为周期性的光脉冲信号；循环移频模块，用于对所述光脉冲信号进行循环移频以输出光跳频信号，并且以下条件得到满足：或其中T、τ分别为所述光脉冲信号的周期、脉宽，TL为光在所述循环移频模块的环路中走一圈所需时间，N为大于1的整数；第二光耦合器，用于将所述参考光信号和光跳频信号合为一路；光电探测器，用于对第二光耦合器输出光信号进行光电转换后输出射频跳频信号。优选地，所述循环移频模块包括：光合路器，用于将所述光脉冲信号与来自光分路器的光信号进行合路；双平行马赫曾德尔调制器，其被其余参数相同但相位相差π/2的射频信号驱动，用于对所输入光信号进行移频，移频量为所述射频信号的频率，移频的方向由双平行马赫曾德尔调制器的偏置状态决定；光分路器，用于将双平行马赫曾德尔调制器的输出信号分为两路，一路作为所述循环移频模块的输出，一路送入所述光合路器；光滤波器，串接于光合路器与光分路器之间或者接在所述循环移频模块的输出端，其对于频率在fc+Δf～fc+N×Δf光信号为带通，对于频率为fc+(N+1)×Δf及以上频率的光信号为带阻。进一步优选地，所述循环移频模块还包括串接于光合路器与光分路器之间的光放大器。优选地，所述光移频模块为双平行马赫曾德尔调制器，所述双平行马赫曾德尔调制器被其余参数相同但相位相差π/2的射频信号驱动，移频量为所述射频信号的频率，移频的方向由双平行马赫曾德尔调制器的偏置状态决定。优选地，所述光开关为马赫曾德尔调制器，光开关的开关状态通过马赫曾德尔调制器的偏置状态来控制。相比现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果：一、本专利技术突破了传统方法对产生的信号的带宽限制，可以提高所产生的射频信号的带宽，带宽仅受限于光电探测器和光滤波器的带宽。二、本专利技术所产生的跳频信号，其跳频速度是可控的，通过改变光开关打开的持续时间，光开关的开闭周期和光在循环移频模块绕一圈的时间，就可以根据需求改变跳频速率，可实现高速跳频。附图说明图1为本专利技术射频跳频信号产生装置的基本结构原理示意图；图2为循环移频模块的一种优选结构示意图；图3为τ＝TL，T＝NTL时，产生的射频跳频信号与时钟信号波形之间的对应关系示意图，其中上方为射频跳频信号波形，下方为时钟信号波形，τ为光开关打开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于循环移频的射频跳频信号产生方法，其特征在于，将频率为fc的光信号分为两路；对第一路光信号进行移频后得到参考光信号；将第二路光信号通过光开关转换为周期性的光脉冲信号，然后将光脉冲信号输入循环移频模块，并令以下条件得到满足：

【技术特征摘要】
1.一种基于循环移频的射频跳频信号产生方法，其特征在于，将频率为fc的光信号分为两路；对第一路光信号进行移频后得到参考光信号；将第二路光信号通过光开关转换为周期性的光脉冲信号，然后将光脉冲信号输入循环移频模块，并令以下条件得到满足：或其中T、τ分别为所述光脉冲信号的周期、脉宽，TL为光在所述循环移频模块的环路中走一圈所需时间，N为大于1的整数，则从所述循环移频模块输出光跳频信号；对所述光跳频信号与参考光信号进行拍频，即得到射频跳频信号，且所述射频跳频信号的中心频率可通过改变第一路光信号的移频量进行调整。2.如权利要求1所述基于循环移频的射频跳频信号产生方法，其特征在于，所述循环移频模块包括：光合路器，用于将所述光脉冲信号与来自光分路器的光信号进行合路；双平行马赫曾德尔调制器，其被其余参数相同但相位相差π/2的射频信号驱动，用于对所输入光信号进行移频，移频量为所述射频信号的频率，移频的方向由双平行马赫曾德尔调制器的偏置状态决定；光分路器，用于将双平行马赫曾德尔调制器的输出信号分为两路，一路作为所述循环移频模块的输出，一路送入所述光合路器；光滤波器，串接于光合路器与光分路器之间或者接在所述循环移频模块的输出端，其对于频率在fc+Δf～fc+N×Δf光信号为带通，对于频率为fc+(N+1)×Δf及以上频率的光信号为带阻。3.如权利要求2所述基于循环移频的射频跳频信号产生方法，其特征在于，所述循环移频模块还包括串接于光合路器与光分路器之间的光放大器。4.如权利要求1所述基于循环移频的射频跳频信号产生方法，其特征在于，使用双平行马赫曾德尔调制器来对第一路光信号进行移频，所述双平行马赫曾德尔调制器被其余参数相同但相位相差π/2的射频信号驱动，移频量为所述射频信号的频率，移频的方向由双平行马赫曾德尔调制器的偏置状态决定。5.如权利要求1所述基于循环移频的射频跳频信号产生方法，其特征在于，所述光开关为马赫曾德尔调制器，光开关的开关状态通过马赫曾德尔调制器的偏置状态来控制。6.一种基于循环移频的射频跳频信号产生装...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚梅，潘时龙，邵琨麟，刘策，李肇昱，马丛，杨悦，薛敏，
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