一种频率范围可调谐的光信道化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种频率范围可调谐的光信道化装置及方法。将光源输出的光信号分为两路，分别生成了中心频率固定不变的光本振梳和中心频率可调谐的光载波梳；将待测射频信号加载到光载波梳上，并经过周期性的光滤波器滤波出对应信道的光信号；该光信号与光本振梳一同进入光波分解复用器分离出各个信道，在需要的信道上经光接收机阵列拍频输出统一的中频。其瞬时覆盖带宽为信道数乘以单信道带宽，当待测信号频率范围大于该瞬时覆盖频率时，可以通过调谐相干光的移频频率来调整频率范围。本发明专利技术既兼顾了光信道化特有的瞬时大带宽，又具备了可调谐的特性，无需复杂的光频率梳来覆盖整个侦测带宽，简化了系统结构，推进了光信道化的实际应用。

【技术实现步骤摘要】
一种频率范围可调谐的光信道化装置及方法
本专利技术属于微波光子技术、雷达信号侦测
，主要涉及利用光子学处理技术实现宽带微波信号的中频信道化侦测。
技术介绍
未来战场中电磁频谱战成为重点作战模式，电子信息装备的工作频率范围不断向全频段拓展，要求电子侦察设备具备大瞬时带宽、高灵敏度、大动态范围，以及能够对同时到达的多频点，多形式信号进行无畸变的侦察接收以及实时处理能力。信道化接收技术对电磁频谱进行分段、并行检测，实时、连续地分析每个电磁频段的信号，从而具有大瞬时带宽和全概率截获的潜力。传统的信道化接收机通过功分器、带通滤波器组将射频整个侦察频带在微波域上划分为若干个均匀子带，然后针对每个子带进行检波和信号处理。该种接收机具有近乎100％的截获概率，能够实现大瞬时侦察带宽，高灵敏度，高分辨率以及大动态范围，并能够对同时到达的多频点，多形式信号进行无畸变的侦察接收以及实时处理。但是电域的信道化技术受限于电子器件的宽带性能，缺少对应的宽频带的器件，微波滤波器件在高频端有较大的损耗；此外，传统的信号下变频通过非线性特性实现，高频段的变频效率较低，信号噪声较大。微波光子信道化技术现有研究已经证明能有效克服传统电子器件的瓶颈，极大拓展侦测系统的瞬时工作宽带，将成为下一代多功能智能化侦测系统的核心技术基础。微波光子信道化接收机在光域将宽带的接收信号分割到多个窄带的处理信道中，然后对每个窄带信道中的接收信号进行光电探测和信号处理。目前已报道的微波光子信道化接收机，大多产生两套光频梳(光载波梳和光本振梳)，结合梳状光滤波器和波分复用器来实现多信道接收功能，相比于传统电域信道化，其最大优势在于构造了相干双光学频率梳作为多波长光载波和本振，每对光载波和本振均可构成一个微波通道，相干双光学频率梳的使用避免了多个微波本振，而且在一根光纤中完成多信道滤波和频率下转换，从而在一套装置上能够实现多个并行的微波通道，可极大地降低系统的复杂度。然而，在该方案中，光梳间隔需要大于两倍的接收信号的最高频率，梳线数不少于子信道数。然而多梳线、宽间隔、稳定相干的光频梳较难产生。现产生光频率梳的方法主要有基于飞秒脉冲锁模激光器产生光频率梳，基于相位调制的法布里-布罗腔产生光频率梳，基于光纤中自相位调制产生光频率梳，基于微谐振腔产生光频率梳以及基于光电调制器调制产生光频率梳等，其中基于调制器的光梳产生技术以其结构简单，易于控制，产生的光学频率梳稳定度好，平坦度高，易于调谐等优点，受到了广大关注。基于调制器的光频梳产生方案多种多样，调制器的种类以及级联方式都各不相同。比较典型的就是通过控制射频信号的幅度、频率以及偏置电压等参数来改变生成光频梳的性能，这种方法结构简单，可以通过增加驱动信号的功率来产生较多梳齿，但产生梳齿强度起伏明显，光谱的平坦度较差，利用强度调制结合相位调制的方法可以产生光谱平坦的光频梳，需要较高的射频驱动电压，但也局限于10根左右数目，并且有着功耗大和结构复杂等缺点。综上所述，制约光信道化技术和系统实际应用的重要问题就是解决高达0.2-36.5GHz的测频范围、单信道带宽决定于高速模数转换器(ADC)性能以及光频率梳梳齿数量之间的矛盾；而在上述单一技术都无法取得显著的突破情况下，需考虑可调谐性的解决方法。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提出了一种频率范围可调谐的光信道化装置及方法，实现了在单信道输出带宽固定及多通道组合的瞬时带宽固定的情况下，通过改变射频信号频率来改变相干双光频率梳间隔，来改变信号侦测的范围从而获取到全频带的侦测能力。本专利技术提供了一种频率范围可调谐的光信道化装置，包括光源、光分路器、光移频器、光载波频梳产生器、光本振频梳产生器、射频信号源、光调制器、光周期性滤波器、光波分解复用器以及光接收机阵列。所述光源经过光分路器后形成两路输出，其中，第一路输出端经过光移频器与光载波频梳产生器相连接，第二路输出端直接与光本振频梳产生器相连接；所述光载波频梳产生器产生光信号依次与光调制器和光周期性滤波器相连后，与光本振频梳产生器产生光信号一起进入到光波分解复用器中；所述光光波分解复用器输出多路与光接收机阵列相连。进一步的，所述光移频器、光载波频梳产生器和光本振频梳产生器分别与射频信号源1、射频信号源2和射频信号源3相连接；宽带待测信号加载在光调制器上。本专利技术还提供了一种频率范围可调谐的光信道化方法，包括以下步骤：步骤1：利用可调谐的光频移模块，将一激光器输出光产生为中心频率间隔可调的两束相干光；步骤2：以所述相干光为基础光，产生频率间隔不同的两束相干双光频率梳，其中所述相干双光频率梳梳齿频率间隔可分别调谐；步骤3：以所述相干双光频率梳中一束作为光载波梳，另一束作为光本振梳；通过光调制器将待测射频信号调制到所述光载波梳上；步骤4：将被调制后携带有待测射频信号的光载波梳经过光周期性的滤波器，其中所述光滤波器与光本振梳有相同的周期频率间隔和固定的中心频率差；待测射频信号频率在对应信道上的光信号被保留，其余信道的光被抑制；步骤5：将所述被滤波后的光载波梳和所述光本振梳合束到一起，并通过光波分复用器分离各个信道；将分离后的各个信道分别经光电探测器拍频，在需要的信道上输出统一的中频。进一步地，所述步骤1中，产生的两束相干光的中心频率间隔差与加载在光移频器上的射频信号源1频率相同，并以此来调谐光信道化的待测信号频率覆盖范围。进一步地，光本振、载波频率梳产生器可以根据需要仅生成少量的频梳，对应数量为n，在某一信道内的光载波和光本振分别对应于当前载波光梳齿和前级本振光梳齿，具备交错，可以构成n-1个信道性。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过可调谐的移频相干光为基础生成相干双光频梳，以此作为光本振梳和光载波梳，实现了光信道化技术中侦测频率范围的可调谐。(2)本专利技术中的光频率梳，其光载波梳中心频率频移发生变化，而光本振梳保持不变，使得无需改变后面与其指标关联的光滤波器结构。(3)得益于侦测频率的可调谐，本专利技术中的光频率梳生成数目没有任何限制要求。附图说明图1为本专利技术中频率范围可调谐的光信道化装置结构原理图。图2为本专利技术具体实施例的结构示意图。图3为本专利技术具体实施例中生成的相干双光频率梳对应的频谱图。图4为本专利技术具体实施例的光滤波时对应的频谱图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例以本专利技术的技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。具体地，本专利技术采用以下技术方案：图1为本专利技术中频率范围可调谐的光信道化装置结构原理图。该装置包括光源、光分路器、光移频器、光载波频梳产生器、光本振频梳产生器、射频信号源、光调制器、光周期性滤波器、光波分解复用器以及光接收机阵列。所述光源经过光分路器后形成两路输出，其中，第一路输出端经过光移频器与光载波频梳产生器相连接，第二路输出端直接与光本振频梳产生器相连接；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频率范围可调谐的光信道化装置，其特征在于：包括光源、光分路器、光移频器、光载波频梳产生器、光本振频梳产生器、射频信号源、光调制器、光周期性滤波器、光波分解复用器以及光接收机阵列；所述光源经过光分路器后形成两路输出，其中，第一路输出端经过光移频器与光载波频梳产生器相连接，第二路输出端直接与光本振频梳产生器相连接；所述光载波频梳产生器产生光信号依次与光调制器和光周期性滤波器相连后，与光本振频梳产生器产生光信号一起进入到光波分解复用器中；所述光波分解复用器输出多路与光接收机阵列相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种频率范围可调谐的光信道化装置，其特征在于：包括光源、光分路器、光移频器、光载波频梳产生器、光本振频梳产生器、射频信号源、光调制器、光周期性滤波器、光波分解复用器以及光接收机阵列；所述光源经过光分路器后形成两路输出，其中，第一路输出端经过光移频器与光载波频梳产生器相连接，第二路输出端直接与光本振频梳产生器相连接；所述光载波频梳产生器产生光信号依次与光调制器和光周期性滤波器相连后，与光本振频梳产生器产生光信号一起进入到光波分解复用器中；所述光波分解复用器输出多路与光接收机阵列相连。


2.根据权利要求1所述的一种频率范围可调谐的光信道化装置，其特征在于：所述光移频器、光载波频梳产生器和光本振频梳产生器分别与射频信号源1、射频信号源2和射频信号源3相连接；宽带待测信号加载在光调制器上。


3.一种频率范围可调谐的光信道化方法，其特性在于：
步骤一：利用可调谐的光移频器，产生频率间隔可调的两...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明明，张信民，吕晨阳，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32