基于DP-MZM的双频段相位编码脉冲信号的产生方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于DP

【技术实现步骤摘要】
基于DP
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MZM的双频段相位编码脉冲信号的产生方法及系统


[0001]本专利技术属于光通信信号产生
，尤其涉及一种基于DP
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MZM(双驱动双平行马赫曾德尔调制器)的双频段相位编码脉冲信号的产生方法及系统。

技术介绍

[0002]现如今，相位编码脉冲信号的产生在脉冲压缩雷达系统中充当着极其重要的角色。在传统的雷达系统中，信号的产生、传输和处理均在电域完成，受限于电子器件及系统的性能瓶颈，输出波形带宽有限，且受电磁干扰严重。近些年，随着微波光子学技术的崛起，人们开始将目光转向了光域，利用光域的频率操作范围大、传输损耗小、无电磁干扰、系统体积小、重量轻等优点来进行电域上所达不到的信号产生、处理、传输等操作。对于雷达来说信号源产生的探测信号的质量直接决定着雷达的探测性能。相位编码信号具有高带宽和大带宽时间积的优势，能提高距离分辨力、降低截获概率、强抗干扰能力和高多普勒分辨能力，而多普勒分辨能力是线性调频信号所不具备的。正是以上优势使得相位编码信号的产生到目前依然是一个研究热点。
[0003]随着对雷达功能要求的不断提高，人们提出了多波段雷达的概念，例如，一个集成的S波段和X波段雷达可以同时实现远距离探测和目标跟踪，工作在不同波段的雷达可以对不同的目标进行探测，并且由于在对不同目标进行探测时，多波段雷达可以共用其部分硬件，使得缩小了雷达的体积和成本。
[0004]近年来，相位编码信号产生的方案不断提出。早在2002年，J.D.McKinney等人提出使用空间光调制器(SLM)对光脉冲整形以实现光脉冲的相位编码；在2003年J.Chou,Y.Han,以及B.Jalali基于光谱整形和频率
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时间映射原理实现了相位编码信号的产生；2007年浙江大学池灏教授提出了一种利用全光纤元件产生高频相位编码射频脉冲的新方法。近些年随着光学集成器件的发展，基于光学外差法实现相位编码信号产生的方案不断涌现，其中具有代表性的是S.Pan等人提出的一种利用双驱动马赫
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曾德尔调制器(DMZM)光子产生相位编码微波信号的方案，在所提出的方案中，射频信号和数字电压信号分别被注入到DMZM的两个射频端口。通过适当设置数字电压信号的幅度和DMZM的偏置电压，可产生精确的π相移相位编码微波信号。所提出的方案结构简单，系统只需要单个DMZM。此外，该系统没有使用依赖于频率的电子器件或依赖于波长的光学器件，实现了良好的频率可调谐性。
[0005]发展趋势：由于大部分方法只能产生连续波相位编码信号。当应用于脉冲雷达时，连续波相位编码信号应该通过光开关被截断成相位编码脉冲，这将改变发射到光电探测器的光功率，并因此引入基带调制分量(背景信号)。背景信号限制了发生器的频率可调范围。且冗余连续波背景信号的存在会影响有用检测信号的提取，造成实际检测干扰，因此发展趋势由连续到脉冲。由于雷达系统正向多波段雷达发展，因此产生多频段的相位编码信号也是必不可少的一个环节。

技术实现思路

[0006]针对上述现状，本专利技术利用DP
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MZM产生在光载波两侧不对称的边带，通过与相位调制后的光载波进行拍频，生成双频段相位编码脉冲，提供了一种基于DP
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MZM的双频段相位编码脉冲信号的产生方法及系统。
[0007]为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种基于DP
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MZM的双频段相位编码脉冲信号的产生方法，包括如下步骤：
[0009]S1.半导体激光器(LD)产生的连续波光源，经过3dB耦合器分成功率相等的两束光分别进入上下两支路DP
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MZM即第一路DP
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MZM、第二路DP
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MZM；
[0010]S2.任意波形发生器(AWG)作为射频光源产生两路信号，两路射频信号的初始相位差为π/2；
[0011]S3.任意波形发生器AWG产生的两路初始相位相差π/2的射频信号分别进入到第一射频信号放大器、第二射频信号放大器进行放大；
[0012]S4.经放大的两路射频信号加在第一路DP
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MZM上；
[0013]S5.码型信号发生器PPG产生两路数字信号作为输入电压信号调制在第二路DP
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MZM上；
[0014]S6.第一路DP
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MZM、第二路DP
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MZM调制后的两路信号经过3dB耦合器进行合路，即无附加相位的负一阶和正三阶边带，以及由数字信号控制的经过相位调制的光载波进行合路，合路后的信号送入光电探测器。
[0015]光电探测器PD有两个作用，一是对合束后的光进行光电转换，二是通过将光电探测器的带宽范围设置在射频信号的三倍频和四倍频之间，从而对经过光电探测器的信号进行滤波。
[0016]进一步的，光源为LD光源，其出射的光波可以表示为：E
in
(t)＝E0exp(jω
c
t)，其中，E0表示为输入光载波的电场幅度，ω
c
为输入光载波的中心频率。
[0017]进一步的，AWG产生的两路射频信号的初始相位相差π/2，并且由于需要产生三阶边带，因此需要将AWG产生的射频信号进行放大，使得进入到第一路DP
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MZM的射频信号的幅值足够大，使得调制深度足够大，从而提高了三阶边带的幅值。
[0018]进一步的，第一路DP
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MZM通过设置直流偏置使得调制输出的信号频谱关于光载波不对称，从而使得最后与光载波拍频时产生双波段相位编码信号。
[0019]进一步的，第一路DP
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MZM内部包括两个子MZM(马赫曾德尔调制器)，将两个子MZM的直流偏置均设置为V
π
，主直流偏置设定为V
π
/2，从而用于产生负一阶边带以及正三阶边带。
[0020]进一步的，第二路DP
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MZM内部的子MZM相当于光开关，码型信号发生器产生的两路数字信号输入到DP
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MZM，当数字信号为“0”时该子MZM断开，没有光信号输出；当数字信号为“1”时，该子MZM通过，光信号直通输出。两个子MZM之间的相位差通过主偏置电压决定，第二路DP
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MZM中直流偏置均为V
π
，从而实现了由数字信号控制的对光载波的调相以及截断。
[0021]进一步的，第二路DP
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MZM将内部的两个子MZM的直流偏置设置为V
π
，主直流偏置设定为V
π
，实现对光载波进行调相以及截断的功能。
[0022]进一步的，上下两路信号通过3dB耦合器进行合路，合路后的信号通过光电探测器进行光电转换，由于在频谱上表现为负一阶、载波、和正三阶，因此经过光电探测器进行拍
频后会产生一阶相位编码信号，三阶相位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于DP
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MZM的双频段相位编码脉冲信号的产生方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.半导体激光器产生的连续波光源，经过3dB耦合器分成功率相等的两束光波分别进入第一路DP
‑
MZM、第二路DP
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MZM；S2.任意波形发生器作为射频光源产生两路信号，两路射频信号的初始相位差为π/2；S3.任意波形发生器产生的两路初始相位相差π/2的射频信号分别输入到第一射频信号放大器、第二射频信号放大器进行放大；S4.经放大的两路射频信号加在第一路DP
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MZM上；S5.码型信号发生器产生两路数字信号作为输入电压信号调制在第二路DP
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MZM上；S6.第一路DP
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MZM、第二路DP
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MZM调制后的信号经过3dB耦合器进行合路，合路后的信号送入光电探测器。2.根据权利要求1所述基于DP
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MZM的双频段相位编码脉冲信号的产生方法，其特征在于，所述半导体激光器出射的光波表示为：E
in
(t)＝E0exp(jω
c
t)，其中，E0表示为输入光载波的电场幅度，ω
c
为输入光载波的中心频率。3.根据权利要求1所述基于DP
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MZM的双频段相位编码脉冲信号的产生方法，其特征在于，第一路DP
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MZM通过设置直流偏置使得调制输出的信号频谱关于光载波不对称。4.根据权利要求1或3所述基于DP
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MZM的双频段相位编码脉冲信号的产生方法，其特征在于，第一路DP
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MZM内部包括两个子MZM，将两个子MZM的直流偏置均设置为V
π
，主直流偏置设定为V
π
/2。5.根据权利要求1所述基于DP
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MZM的双频段相位编码脉冲信号的产生方法，其特征在于，码型信号发生器产生的两路数字信号输入到第二路DP
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MZM，当数字信号为“0”时，第二路DP
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MZM的子MZM断开，无光信号输出；当数字信号为“1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨淑娜，怀宇继，池灏，杨波，李齐良，曾然，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：