基于并联马赫曾德尔调制器的16倍频毫米波信号产生装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于并联马赫曾德尔调制器的16倍频毫米波信号产生装置及方法。该装置包括：连续激光器CW、由MZM

【技术实现步骤摘要】
基于并联马赫曾德尔调制器的16倍频毫米波信号产生装置及方法


[0001]本专利技术涉及微波光子
，主要涉及利用微波光子技术产生毫米波信号领域，尤其涉及一种基于并联马赫曾德尔调制器的16倍频毫米波信号产生装置及方法。

技术介绍

[0002]卫星、雷达、电子战及下一代无线通信等实际应用中对微波信号频率的要求越来越高，为了提高信号传输速率及带宽，需要电子系统的工作频率向着毫米波段发展。由于电子器件频率响应带宽受限和非线性因素，会导致信号相位噪声恶化以及相位漂移严重，因此产生100GHz以上的毫米波信号存在一定的局限性。微波光子系统中产生微波的方法主要是利用两个不同波长的光信号通过光电探测模块拍频产生高频微波信号，微波信号的频率由两个光信号的波长差所决定，更容易获得毫米波段信号。光生微波技术也越来越多的应用到光载无线通信(Radio over Fiber，ROF)系统、雷达系统、卫星通信等领域。因此，近年来光领域毫米波的产生技术受到研究者的广泛关注。
[0003]目前光生毫米波的方法主要有光学自外差法、受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)、直接调制和外调制等，外调制法产生毫米波具有高可靠性、低相位噪声和频率可调谐等特性而得到广泛研究。目前基于外调制发产生的16倍频毫米波系统一般采用级联四个马赫
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曾德尔调制器(Mach
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Zehnder Modulator,MZM)，该方案需要使用多个电移相器去调整驱动不同MZM射频信号之间所需要的相位差，而且对相位控制的精度要求很高，导致结构较为复杂。

技术实现思路

[0004]针对现有的16倍频毫米波系统存在的结构复杂问题，本专利技术提供一种基于并联马赫曾德尔调制器的16倍频毫米波信号产生装置及方法，在不引入任何的光或电滤波器的条件下即可产生16倍频毫米波信号，具有倍频次数高、系统复杂度低等优点。
[0005]一方面，本专利技术提供一种基于并联马赫曾德尔调制器的16倍频毫米波信号产生装置，包括：连续激光器CW、由马赫曾德尔调制器MZM
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1和马赫曾德尔调制器MZM
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2并联后形成的并联马赫曾德尔调制器、由光衰减器OATT和光移相器PS级联后形成的光载波抑制器，以及光电探测器PD；
[0006]其中，连续激光器CW输出的光信号经过光分束器分为两路，一路光信号输出到并联马赫曾德尔调制器端口，另一路光信号输出到光载波抑制器端口；射频驱动信号RF加载到MZM
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1，调节电移相器，使输入MZM
‑
1上下臂的射频驱动信号的相位差为π，射频驱动信号RF经过电相移器相移后加载到MZM
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2，调节电移相器，使输入MZM
‑
2上下臂的射频驱动信号的相位差为π，MZM
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1和MZM
‑
2的直流偏置电压均设置为0，MZM
‑
2工作在最大传输点；设置光移相器PS的相位为π，调节光衰减器OATT的衰减值，使光载波抑制器抑制并联马赫曾德尔
调制器输出的光载波，使得最终输出的光信号中只有8阶边带信号；只有8阶边带信号的光信号经过光电探测器PD拍频产生16倍频毫米波信号。
[0007]另一方面，本专利技术提供一种基于并联马赫曾德尔调制器的16倍频毫米波信号产生方法，包括：
[0008]步骤1：连续激光器CW输出的光信号经过光分束器分为两路，一路光信号输出到并联马赫曾德尔调制器端口，另一路光信号输出到光载波抑制器端口；其中，所述并联马赫曾德尔调制器是由马赫曾德尔调制器MZM
‑
1和马赫曾德尔调制器MZM
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2并联后形成的，所述光载波抑制器是由光衰减器OATT和光移相器PS级联后形成的；
[0009]步骤2：射频驱动信号RF加载到MZM
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1，调节电移相器，使输入MZM
‑
1上下臂的射频驱动信号的相位差为π，射频驱动信号RF经过电相移器相移后加载到MZM
‑
2，调节电移相器，使输入MZM
‑
2上下臂的射频驱动信号的相位差为π；将MZM
‑
1和MZM
‑
2的直流偏置电压均设置为0，使MZM
‑
2工作在最大传输点；
[0010]步骤3：设置光移相器PS的相位为π，调节光衰减器OATT的衰减值，使光载波抑制器抑制并联MZM输出的光载波，使得最终输出的光信号中只有8阶边带信号，只有8阶边带信号的光信号经过光电探测器PD拍频产生16倍频毫米波信号。
[0011]进一步地，步骤1中，连续激光器CW输出的光信号为E
i
(t)＝E0exp(jw
c
t)，其中E0和w
c
分别为光信号的幅度和角频率，下标i表示输入，t表示时间，j表示虚数；
[0012]步骤2中，加载到MZM
‑
1和MZM
‑
2的射频驱动信号分别为v1(t)＝v
m
sin(w
m
t)和其中v
m
和w
m
分别为射频驱动信号RF的幅度和角频率，并联马赫曾德尔调制器输出的光信号表达式为
[0013][0014]其中，表示调制指数，v
π
表示马赫曾德尔调制器的半波电压，α是马赫曾德尔调制器插入损耗；
[0015]根据贝塞尔函数对公式(1)进行化简，J
n
(m)是第一类n阶贝塞尔函数，则公式(1)化简为
[0016][0017]步骤3中，进入光载波抑制器的光信号先经过光衰减器，通过调节光衰减器OATT的衰减值对光功率进行衰减，然后再经过光移相器PS进行移相，光载波抑制器输出的光信号表达式为
[0018][0019]其中，η为光衰减器的衰减系数，为光移相器的相位，
[0020]并联马赫曾德尔调制器输出的光信号E
Aout
(t)和光载波抑制器输出的光信号E
Bout
(t)经过光耦合器后输出的光信号表达式为
[0021][0022]经过光电探测器PD拍频产生16倍频毫米波信号表达式为
[0023][0024]其中，R是光电探测器的响应度。
[0025]进一步地，调制指数m＝7.585。
[0026]本专利技术的有益效果：
[0027]本专利技术提供的基于并联马赫曾德尔调制器的16倍频毫米波信号产生装置及方法，不引入任何的光或电滤波器，通过将射频驱动信号调制到两个并联的MZM上产生光载波及所需要的8阶边带信号，再通过调整光衰减器的衰减值和光移相器的相位来实现对光载波的抑制，仅留下所需要的8阶边带信号，然后通过光电探测器拍频得到16倍频毫米波信号，本专利技术具有倍频次数高、系统复杂度低等优点。
附图说明
[0028]图1为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于并联马赫曾德尔调制器的16倍频毫米波信号产生装置，其特征在于，包括：连续激光器CW、由马赫曾德尔调制器MZM
‑
1和马赫曾德尔调制器MZM
‑
2并联后形成的并联马赫曾德尔调制器、由光衰减器OATT和光移相器PS级联后形成的光载波抑制器，以及光电探测器PD；其中，连续激光器CW输出的光信号经过光分束器分为两路，一路光信号输出到并联马赫曾德尔调制器端口，另一路光信号输出到光载波抑制器端口；射频驱动信号RF加载到MZM
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1，调节电移相器，使输入MZM
‑
1上下臂的射频驱动信号的相位差为π，射频驱动信号RF经过电相移器相移后加载到MZM
‑
2，调节电移相器，使输入MZM
‑
2上下臂的射频驱动信号的相位差为π，MZM
‑
1和MZM
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2的直流偏置电压均设置为0，MZM
‑
2工作在最大传输点；设置光移相器PS的相位为π，调节光衰减器OATT的衰减值，使光载波抑制器抑制并联马赫曾德尔调制器输出的光载波，使得最终输出的光信号中只有8阶边带信号；只有8阶边带信号的光信号经过光电探测器PD拍频产生16倍频毫米波信号。2.基于并联马赫曾德尔调制器的16倍频毫米波信号产生方法，其特征在于，包括：步骤1：连续激光器CW输出的光信号经过光分束器分为两路，一路光信号输出到并联马赫曾德尔调制器端口，另一路光信号输出到光载波抑制器端口；其中，所述并联马赫曾德尔调制器是由马赫曾德尔调制器MZM
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1和马赫曾德尔调制器MZM
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2并联后形成的，所述光载波抑制器是由光衰减器OATT和光移相器PS级联后形成的；步骤2：射频驱动信号RF加载到MZM
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1，调节电移相器，使输入MZM
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1上下臂的射频驱动信号的相位差为π，射频驱动信号RF经过电相移器相移后加载到MZM
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2，调节电移相器，使输入MZM
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2上下臂的射频驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡涛，徐岩，吴迪，王书，李汀立，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：