基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构，包括激光器驱动电路、激光器、单级双驱动调制器、射频前置放大器、本振信号产生装置、第一光电探测器和中频滤波放大器，所述单级双驱动调制器为设有两组行波电极的马赫曾德尔双臂干涉器。本发明专利技术中，微波光子变频结构能够很好的与光传输系统相兼容，便于实现对光传输系统的扩展；采用单级调制器完成光域混频，大大改善了链路插损，系统结构简单，有利于噪声系数的优化；调制器工作在低偏位置，输出噪声进一步降低，噪声系数进一步改善；本发明专利技术可用于雷达、电子战、通信等领域中，应用范围广，工作噪声低，使用效果好。

【技术实现步骤摘要】
基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构
本专利技术涉及微波光子变频器领域，特别涉及一种基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构。
技术介绍
微波光子变频技术是指在光域对微波信号进行上下变频处理的技术。在光域进行微波信号变频不仅具有频率覆盖范围宽、瞬时带宽大、隔离度大、串扰低等传统微波技术不可比拟的优势，而且借助于集成化实现微波光子技术，可极大的减小系统的体积、重量，提供更加灵活的布局。上述独特的优势使得其在机载、星载等空间受限、高性能电子信息系统中具备广泛的应用潜力。目前国内外已经出现的微波光子变频器大多采用级联调制器结构，主要包括级联强度调制器与级联相位两种调制方式。级联强度调制器方式会极大增加光路损耗，结合光放大器虽然可以补偿光路损耗，但是引入的自发辐射噪声会显著恶化系统的噪声系数；级联相位调制器实现了中频信号的光电探测，但通常需要特殊的解决方案，极大地增加了系统的复杂程度。考虑到上述因素，利用单级双驱动强度调制器结构实现的微波光子变频器结构简单，其在噪声系数方面具备极大的优势。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供了一种采用单级调制器结构降低微波光子变频噪声的基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构。本专利技术的技术方案如下：一种基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构，包括激光器驱动电路、激光器、单级双驱动调制器、射频前置放大器、本振信号产生装置、第一光电探测器和中频滤波放大器，所述单级双驱动调制器为设有两组行波电极的马赫曾德尔双臂干涉器；所述激光器驱动电路与激光器电连接，所述激光器与单级双驱动调制器的第一光口连接，所述射频前置放大器和本振信号产生装置分别与单级双驱动调制器的两组行波电极电连接，所述单级双驱动调制器的第二光口与第一光电探测器的光口连接，所述第一光电探测器的电口与中频滤波放大器电连接；所述激光器用于产生光载波信号送给单级双驱动调制器；所述射频前置放大器用于对输入的射频信号进行放大后送给单级双驱动调制器的第一组行波电极；所述本振信号产生装置用于生成本振信号，并送给单级双驱动调制器的第二组行波电极；所述单级双驱动调制器用于对射频信号和本振信号进行光域混频，得到已调制光信号并输出；所述第一光电探测器用于将单级双驱动调制器输出的已调制光信号转换为光电流，并输出中频电信号；所述中频滤波放大器用于对第一光电探测器输出的中频电信号进行滤波和放大。进一步的，所述变频架构还包括光分路器、第二光电探测器和偏置电压控制电路，所述单级双驱动调制器的第二光口通过光分路器与第一光电探测器的光口连接，其中，所述光分路器的输入端与单级双驱动调制器的第二光口连接，第一输出端与第一光电探测器的光口连接，第二输出端与第二光电探测器的光口连接，所述第二光电探测器的电口与偏置控制电路电连接，所述偏置电压控制电路用于根据第二光电探测器送来的中频电信号对单级双驱动调制器的偏置电压进行调节。进一步的，激光器输出的光载波信号的表达式为：射频前置放大器放大后的射频信号的表达式为：VRF(t)＝VRFcos(ωRFt)本振信号产生装置产生的本振信号的表达式为：VLO(t)＝VLOcos(ωLOt)则单级双驱动调制器输出的已调制光信号的表达式为：上述表达式中，VRF为放大后的射频信号的幅度，ωRF为射频信号的角频率，VLO为本振信号的幅度，ωLO为本振信号的角频率，PLD为激光器的输出光功率，ωc为光载波信号的角频率，LEOM为单级双驱动调制器的光插损，VπRF为单级双驱动调制器的输入射频电压，VπDC为直流半波电压。进一步的，光电探测器转换后输出的中频电信号的表达式为：上式中，表示光电探测器的响应度变量，J1(m1)和J1(m2)中的J1()表示1阶贝塞尔函数，m1为射频信号的调制系数，m2为本振信号的调制系数，θDC为单级双驱动调制器的偏置点。进一步的，所述微波光子变频架构的变频效率的表达式为：上式中，PRF为放大后的射频信号的功率，PIF为输出的中频信号的功率，Zin为单级双驱动调制器的输入阻抗，Zout为单级双驱动调制器的输出阻抗。进一步的，在小信号条件下，所述微波光子变频架构的变频效率的表达式为：本专利技术的有益效果如下：1、微波光子变频结构能够很好的与光传输系统相兼容，便于实现对光传输系统的扩展；2、采用单级调制器完成光域混频，大大改善了链路插损，系统结构简单，有利于噪声系数的优化；3、调制器工作在低偏位置，输出噪声进一步降低，噪声系数进一步改善；本专利技术提出的微波光子变频架构可用于雷达、电子战、通信等领域中，应用范围广，工作噪声低，使用效果好。附图说明图1为本专利技术实施例的结构框图；图2为变频效率与调制点位置关系图；图3为变频效率与直流光电流之间的关系图；图4为本专利技术实施例的噪声系数指标图。图中，1.激光器驱动电路，2.激光器，3.单级双驱动调制器，4.射频前置放大器，5.本振信号产生装置，6.光分路器，7.第一光电探测器，8.中频滤波放大器，9.第二光电探测器，10.偏置电压控制电路。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术实施例中的技术方案，并使本专利技术实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术实施例中技术方案作进一步详细的说明。在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。如图1所示，本专利技术的实施例包括激光器驱动电路1、激光器2、单级双驱动调制器3、射频前置放大器4、本振信号产生装置5、光分路器6、第一光电探测器7、中频滤波放大器8、第二光电探测器9和偏置电压控制电路10，所述激光器2采用大功率低噪声连续光激光器，所述单级双驱动调制器3为设有两组行波电极的马赫曾德尔双臂干涉器。所述激光器驱动电路1与激光器2电连接，所述激光器2与单级双驱动调制器3的第一光口连接，所述射频前置放大器4和本振信号产生装置5分别与单级双驱动调制器3的两组行波电极电连接，所述单级双驱动调制器3的第二光口与光分路器6的输入端连接，所述光分路器6的第一输出端与第一光电探测器7的光口连接，第二输出端与第二光电探测器9的光口连接，所述第一光电探测器7的电口与中频滤波放大器8电连接，所述第二光电探测器9的电口与偏置控制电路10电连接。所述激光器2用于产生光载波信号送给单级双驱动调制器3，可采用波长为1550nm的激光器，当然，也可采用其他波长的激光器；所述射频前置放大器4用于对输入的射频信号进行放大后送给单级双驱动调制器3的第一组行波电极；所述本振信号产生装置5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构，其特征在于，包括激光器驱动电路、激光器、单级双驱动调制器、射频前置放大器、本振信号产生装置、第一光电探测器和中频滤波放大器，所述单级双驱动调制器为设有两组行波电极的马赫曾德尔双臂干涉器；所述激光器驱动电路与激光器电连接，所述激光器与单级双驱动调制器的第一光口连接，所述射频前置放大器和本振信号产生装置分别与单级双驱动调制器的两组行波电极电连接，所述单级双驱动调制器的第二光口与第一光电探测器的光口连接，所述第一光电探测器的电口与中频滤波放大器电连接；/n所述激光器用于产生光载波信号送给单级双驱动调制器；/n所述射频前置放大器用于对输入的射频信号进行放大后送给单级双驱动调制器的第一组行波电极；/n所述本振信号产生装置用于生成本振信号，并送给单级双驱动调制器的第二组行波电极；/n所述单级双驱动调制器用于对射频信号和本振信号进行光域混频，得到已调制光信号并输出；/n所述第一光电探测器用于将单级双驱动调制器输出的已调制光信号转换为光电流，并输出中频电信号；/n所述中频滤波放大器用于对第一光电探测器输出的中频电信号进行滤波和放大。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构，其特征在于，包括激光器驱动电路、激光器、单级双驱动调制器、射频前置放大器、本振信号产生装置、第一光电探测器和中频滤波放大器，所述单级双驱动调制器为设有两组行波电极的马赫曾德尔双臂干涉器；所述激光器驱动电路与激光器电连接，所述激光器与单级双驱动调制器的第一光口连接，所述射频前置放大器和本振信号产生装置分别与单级双驱动调制器的两组行波电极电连接，所述单级双驱动调制器的第二光口与第一光电探测器的光口连接，所述第一光电探测器的电口与中频滤波放大器电连接；
所述激光器用于产生光载波信号送给单级双驱动调制器；
所述射频前置放大器用于对输入的射频信号进行放大后送给单级双驱动调制器的第一组行波电极；
所述本振信号产生装置用于生成本振信号，并送给单级双驱动调制器的第二组行波电极；
所述单级双驱动调制器用于对射频信号和本振信号进行光域混频，得到已调制光信号并输出；
所述第一光电探测器用于将单级双驱动调制器输出的已调制光信号转换为光电流，并输出中频电信号；
所述中频滤波放大器用于对第一光电探测器输出的中频电信号进行滤波和放大。


2.根据权利要求1所述的基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构，其特征在于，还包括光分路器、第二光电探测器和偏置电压控制电路，所述单级双驱动调制器的第二光口通过光分路器与第一光电探测器的光口连接，其中，所述光分路器的输入端与单级双驱动调制器的第二光口连接，第一输出端与第一光电探测器的光口连接，第二输出端与第二光电探测器的光口连接，所述第二光电探测器的电口与偏置控制电路电连接，所述偏置电压控制电路用于根据第二光电探测器送来的中频电信号对单级双驱动调制器的偏置电压进行调节。


3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡波，肖永川，汤振华，瞿鹏飞，孙力军，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50