一种基于主动锁模光电振荡器的双频段微波脉冲产生装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于主动锁模光电振荡器的双频段微波脉冲产生装置及方法，包括激光器、DP

【技术实现步骤摘要】
一种基于主动锁模光电振荡器的双频段微波脉冲产生装置及方法


[0001]本专利技术属于微波光子信号产生
，尤其涉及一种基于主动锁模光电振荡器的双频段微波脉冲产生装置及方法。

技术介绍

[0002]双频段雷达在国内外军事和民用领域都得到了广泛的应用，双频段微波脉冲信号生成技术作为双频段雷达的一项核心技术一直是前沿研究的热点。为实现高性能的目标探测、成像、识别和分类，输出的脉冲信号要有大的带宽和低的时间抖动。此外针对双频段雷达信号，因为两个频段的信号共用同一套数据处理后端，对两个频段的信号的相干性要求更高。然而传统的基于电子技术的微波信号生成技术很难实现频率较高的大带宽、高稳定的微波脉冲信号生成。
[0003]微波光子学作为微波技术和光子学技术相结合的交叉学科，既集中光学大带宽、低损耗抗电磁干扰的优点，又结合了已有的微波领域的成熟技术，被广泛应用于光载无线通信，雷达系统，卫星通信领域。光电振荡器是一种非常典型的微波光子技术产物，在信号生成方面具有低相位噪声的独特优势，这在雷达和通信等领域极具应用前景。目前所研究的光电振荡器大多用于产生单频信号，因为模式竞争的存在，即使在环路中加入较宽的带通滤波器也无法实现多模式共同振荡。受启发于激光器中的模式锁定技术，被动锁模和主动锁模技术分别于2011年和2020年被引入光电振荡器中。锁模技术通过锁定光电振荡器中振荡模式之间的相位关系，能够将位于带通滤波器通带中的振荡模式同时激发出来，当环路中的增益满足振荡条件时这些模式将能够实现同时振荡，从而产生微波脉冲。利用上述方案产生的微波脉冲具有高载频、高稳定、低噪声的特点。然而，现有的主动锁模光电振荡技术只能产生单频段的微波脉冲，还不适应双频段雷达等应用的需求。
[0004]针对上述技术问题，故需要进行改进。

技术实现思路

[0005]针对上述现状，本专利技术提出了一种基于主动锁模光电振荡器的双频段微波脉冲产生装置及方法。利用带有直流偏置的正弦信号控制DP
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BPSK调制器的偏置端口从而实现对环路增益的调制，构建主动锁模光电振荡器；利用偏振复用技术实现双频段脉冲输出。通过设置加载到偏置端口的正弦信号的频率，可以分别改变两个频段输出脉冲的重复频率，同时可以改变可调谐带通滤波器的中心频率控制微波脉冲的载波频率。
[0006]为了达到以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于主动锁模光电振荡器的双频段微波脉冲产生装置，包括激光器、DP
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BPSK调制器、双端口信号发生器、单模光纤、偏振控制器、偏振分束器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一微波放大器、第二微波放大器、第一可调谐微波带通滤波器、第二可调谐微波带通滤波器、第一电功分器和第二电功分器；其中，DP
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BPSK调制器(dual
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polarization binary phase
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shift keying，双极化二
元相移键控调制器)，所述一种基于主动锁模光电振荡器的双频段微波脉冲产生装置包含A、B两个反馈环路，对应输出两个频段的微波脉冲；在两个环路的公共部分，所述激光器输出连续光作为载波输入到所述DP
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BPSK调制器中，所述双端口信号发生器的产生两个带直流偏置的正弦信号输出到所述DP
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BPSK调制器的两个偏置端口，所述DP
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BPSK调制器的两个微波输入端口分别连接所述第一电功分器和所述第二电功分器的输出端，所述DP
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BPSK调制器的光输出端口输出两个偏振态相互正交的已调光信号通过所述单模光纤，再经过所述偏振控制器对准后输入到所述偏振分束器，所述偏振分束器将光信号根据偏振态分为两路，进入到环路A的光信号通过所述第一光电探测器转换为电信号，所述第一光电探测器输出的电信号经过所述第一微波放大器以及所诉第一可调谐微波带通滤波器分别进行功率放大和频段选择后输入所述的第一电功分器中，所述的第一电功分器的输出端反馈回所述DP
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BPSK调制器的一个射频调制端口，完成主动锁模光电振荡器反馈环路的闭环，所述第一电功分器的另一个输出口输出其中一个频段的微波脉冲a；进入到环路B的光信号通过所述第二光电探测器转换为电信号，所述第二光电探测器输出的电信号经过所述第二微波放大器以及所诉第二可调谐微波带通滤波器分别进行功率放大和频段选择后输入所述到第二电功分器中，所述到第二电功分器的输出端反馈回所述DP
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BPSK调制器的另一个射频调制端口，完成主动锁模光电振荡器反馈环路的闭环，所述第二电功分器的另一个输出端口输出的为另一频段的微波脉冲b。
[0007]作为本专利技术的一种优选方案，所述DP
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BPSK调制器为一个集成调制器，共有两个射频端口，两个偏置端口，内部为并联的两路电光强度调制器，两路光信号的偏振态相互正交。
[0008]一种基于主动锁模光电振荡器的双频段微波脉冲产生方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1：激光器输出的光信号在DP
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BPSK调制器中分为偏振态相互正交的两路光信号，两路光信号分别经过内置在DP
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BPSK调制器中的两个电光强度调制器进行调制，已调的光信号通过偏振合束后输出；
[0010]步骤2：双端口信号发生器用于产生两个带有直流偏置的正弦信号，DP
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BPSK调制器的偏置端口连接到双端口信号发生器的输出端，在偏置端口接入射频信号用于对两个环路的增益进行调制，实现主动锁模；
[0011]步骤3：DP
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BPSK调制器输出的光信号通过一段单模光纤传输后，再由偏振控制器对准后输入到偏振分束器，偏振分束器将输入光信号依据偏振态分为两路，输出的两路光信号偏振态相互正交；
[0012]步骤4：输入到环路A的光信号通过第一光电探测器转换为电信号，之后再依次经过第一微波放大器和第一可调谐微波带通滤波器，分别实现对电信号的功率放大和频段选择，输出的微波信号通过第一电功分器部分输出反馈回DP
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BPSK调制器的一个射频调制端口，构成完整的光电振荡环路A；输入到环路B的光信号通过第二光电探测器转换为电信号，之后再依次经过第二微波放大器和第二可调谐微波带通滤波器，分别实现对电信号的功率放大和频段选择，输出的电信号通过第二电功分器部分输出反馈回DP
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BPSK调制器中，构成完整的光电振荡环路B。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，所述双端口射频发生器产生的信号需要满足：
[0014]V
A
(t)＝V+V0·
cos(2πN1f0t)
[0015]V
B
(t)＝V+V0·
cos(2πN2f0t)
[0016]其中V为两个射频信号叠加的直流偏压，V0正弦信号的幅值，N1和N2为正整数，f0为光电振荡器的自由频谱范围；通过改变双端口信号发生器的输出频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于主动锁模光电振荡器的双频段微波脉冲产生装置，其特征在于：包括激光器(1)、DP
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BPSK调制器(2)、双端口信号发生器(3)、单模光纤(4)、偏振控制器(5)、偏振分束器(6)、第一光电探测器(7)、第二光电探测器(8)、第一微波放大器(9)、第二微波放大器(10)、第一可调谐微波带通滤波器(11)、第二可调谐微波带通滤波器(12)、第一电功分器(13)和第二电功分器(14)；其中，所述一种基于主动锁模光电振荡器的双频段微波脉冲产生装置包含A、B两个反馈环路，对应输出两个频段的微波脉冲；在两个环路的公共部分，所述激光器(1)输出连续光作为载波输入到所述DP
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BPSK调制器(2)中，所述双端口信号发生器(3)的产生两个带直流偏置的正弦信号输出到所述DP
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BPSK调制器(2)的两个偏置端口，所述DP
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BPSK调制器(2)的两个微波输入端口分别连接所述第一电功分器(13)和所述第二电功分器(14)的输出端，所述DP
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BPSK调制器(2)的光输出端口输出两个偏振态相互正交的已调光信号通过所述单模光纤(4)，再经过所述偏振控制器(5)对准后输入到所述偏振分束器(6)，所述偏振分束器(6)将光信号根据偏振态分为两路，进入到环路A的光信号通过所述第一光电探测器(7)转换为电信号，所述第一光电探测器(7)输出的电信号经过所述第一微波放大器(9)以及所诉第一可调谐微波带通滤波器(11)分别进行功率放大和频段选择后输入所述的第一电功分器(13)中，所述的第一电功分器(13)的输出端反馈回所述DP
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BPSK调制器(2)的一个射频调制端口，完成主动锁模光电振荡器反馈环路的闭环，所述第一电功分器(13)的另一个输出口输出其中一个频段的微波脉冲a；进入到环路B的光信号通过所述第二光电探测器(8)转换为电信号，所述第二光电探测器(8)输出的电信号经过所述第二微波放大器(10)以及所诉第二可调谐微波带通滤波器(12)分别进行功率放大和频段选择后输入所述到第二电功分器(14)中，所述到第二电功分器(14)的输出端反馈回所述DP
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BPSK调制器(2)的另一个射频调制端口，完成主动锁模光电振荡器反馈环路的闭环，所述第二电功分器(14)的另一个输出端口输出的为另一频段的微波脉冲b。2.根据权利要求1所述的一种基于主动锁模光电振荡器的双频段微波脉冲产生装置，其特征在于，所述DP
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BPSK调制器(2)为一个集成调制器，共有两个射频端口，两个偏置端口，内部为并联的两路电光强度调制器，两路...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，余纪文，池灏，杨淑娜，翟彦蓉，欧军，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：