一种微波光子信道化装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微波光子信道化装置，属于通信技术领域。本发明专利技术的微波光子信道化装置是面向宽带射频信号接收的微波光子信道化接收方案，其包括两个模块：光频梳发生模块和射频信号接收模块，其中光频梳发生模块用于产生超平坦光频梳，产生的一个超平坦光频梳在射频信号接收模块中被用做本振光梳和信号光载波，仅使用一个光频梳产生模块大大减少了整个系统的复杂度。一个光载波和两个本振光梳可实现四个信道的接收。声光移频器配合两种切割方案增加了器件参数选择的灵活性，实现不同带宽、不同中心频率的宽带射频信号的接收。不同中心频率的宽带射频信号的接收。不同中心频率的宽带射频信号的接收。

A microwave photon channelization device

【技术实现步骤摘要】
一种微波光子信道化装置


[0001]本专利技术属于通信
，具体涉及一种微波光子信道化装置。

技术介绍

[0002]随着现代射频(RF)系统信号带宽的增长，雷达、电子战、导航、无线通讯和卫星通讯等系统，对处理更大带宽、更高频率的微波信号接收机迫切需要。但是，由于模数/数模转换器(ADC/DAC)处理电信号的“电子瓶颈”等问题，传统射频接收机对整个射频频谱的实时和高分辨率检测难以实现。因此，具有能实时监测宽带射频信号(BRF)特性的新一代微波信号接收机是下一步研发目标。针对传统射频信号处理过程中带宽受限和电子器件性能问题，研究者们提出了光子辅助的处理宽带射频信号的微波光子信号化技术，即利用光子器件带宽大、速率高的特性，将宽带射频信号调制到光载波上，在光域将其切割为数个窄带射频信号，继而对窄带射频进行接收和电域并行处理。相较于传统的信道化装置只能处理带宽为数GHz的射频信号，采用光子辅助的微波光子信道化装置，可以处理带宽为数十GHz的宽带射频信号。因此，在处理宽带射频信号方面，微波光子信道化技术引起的研究者们的广泛关注。
[0003]目前，针对光子辅助的宽带射频信号信道化接收，主要分为三类：第一类，利用具有一系列连续通带的光滤波器对宽带射频信号进行切割获得窄带射频信号；第二类，利用梳状载波产生一系列宽带射频信号副本，再利用间隔和梳状载波不同的梳状滤波器进行宽带射频信号的切割，得到窄带射频信号；第三类，利用相干光频梳进行宽带射频信号的接收，信号光梳和本振光梳分别用做产生宽带射频信号副本和相干接收，利用两光频梳不同的间隔，通过相干接收获得一系列窄带射频信号。
[0004]然而，第三类微波光子信道化方案依靠双相干光频梳，而多梳线、大间隔光频梳的发生是一个严峻的问题，因此，有必要提出一种能对宽带射频信号进行切割以及相干接收处理，获得窄带射频信号的微波光子信道化接收方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了微波光子信道化装置，以实现宽带射频信号的微波光子信道化接收。
[0006]本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种微波光子信道化装置，所述装置包括光频梳发生模块和射频信号接收模块；
[0008]所述光频梳发生模块用于产生一个光梳间隔可调的超平坦光频梳，以用作光载波和本振光梳；
[0009]所述光频梳发生模块包括连续波激光器，偏振控制器，强度调制器，相位调制器，相移器，倍频器，可调衰减器，增益控制器和光放大器；
[0010]所述连续波激光器输出的激光首先通过偏振控制器，然后输入到第一强度调制器，第一强度调制器上加载有指定频率(用f
RF
表示)的射频信号；
[0011]所述第一强度调制器的输出光信号作为第二强度调制器的输入光信号，且所述射频信号经过相移器后调制到第二强度调制器上；
[0012]所述第二强度调制器的输出光信号作为相位调制器的输入光信号，同时射频信号被分为两个支路，一路经过移相器，一路经过倍频器和可调衰减器，然后两路射频信号合为一路，合并后的射频信号再经增益控制器输入相位调制器；
[0013]所述相位调制器输出的调制光波经过光放大器后，输出超平坦光频梳，其频率间隔为视频信号的频率；
[0014]所述射频信号接收模块基于光频梳发生模块产生的超平坦光频梳完成宽带射频信号的接收，所述射频信号接收模块包括：光分束器，解波分复用器，声光移频器,波分复用器，马赫增德尔调制器，低噪声放大器、相干接收模块和并行电信号处理器；
[0015]所述光分束器用于将输入的超平坦光频梳一分为二，得到上路光频梳信号和下路光频梳信号，所述上路光频梳信号经信号处理后作为宽带射频信号载波，下路光频梳信号作为本振光频梳；
[0016]所述下路光频梳信号经第一解复用器分离出N/2个本振光梳信号；
[0017]所述上路光频梳信号经第二解复用器选出N/4个光梳线，其中N表示宽带射频信号被切割成的信道个数，为4的倍数；所述N/4个光梳线分别经N/4个声光移频器后，得到N/4个信号光载波；所述N/4个信号光载波经波分复用器输入到马赫增德尔调制器中；
[0018]将宽带射频信号通过低噪声放大器放大后调制到马赫增德尔调制器上，所述马赫增德尔调制器工作在双边带调制格式下，输出搭载宽带射频信号的信号光，再经第三解复用器分离出N/2个宽带射频信号副本，每个宽带射频信号副本被输入到不同的相干接收模块；将每一个宽带射频信号副本和匹配的本振光梳信号输入到同一个相干接收模块；
[0019]所述相干接收模块用于基于配置的匹配方案将宽带射频信号切割为N个窄带射频信号；所述匹配方案指对宽带射频信号进行信号光载波的不同移频量选择；
[0020]所述N个窄带射频信号被送进并行电信号处理器进行电域信号处理，以实现微波光子宽带射频信号的信道化接收。
[0021]在一种可能实现方式中，所述匹配方案为：
[0022]设置第k个信号光载波的移频量为或其中，k＝1,2,
…
,N/4；
[0023]将宽带射频信号分为4个部分，分别记为a,b,c,d，每个部分带宽为B/4，其中，B表示宽带射频信号的带宽；
[0024]根据马赫增德尔调制器的双边带调制格式，记2个边带为左边带、右边带，两个边带频谱关于光载波信号对称，所有左边带组成左边带组，所有右边带组成右边带组；用2个本振光梳信号实现宽带射频信号的下变频，记2个本振光梳信号为左、右本振，所有左本振形成左本振组，所有右本振形成右本振组；
[0025]左本振用于下变频左边带的d,c部分，左本振组的第一个左本振和左边带组的第一左边带经过相干接收模块切割出d
N/4
,c
N/4
两个窄带射频信号；右本振用于下变频右边带的a,b部分，右本振组的第一右本振和右边带组的第一右边带经过相干接收模块切割出a1,
b1两个窄带射频信号；由所有的左本振和左边带得到切割后的d,c部分的窄带射频信号(即窄带子信号)，一共N/2个窄带射频信号；所有的右本振和右边带可得到切割后的a,b部分的窄带射频信号，一共N/2个窄带射频信号。
[0026]在一种可能实现方式中，所述相干接收模块包括光混频器、平衡光电检测器、电正交混频器和带通滤波器；
[0027]所述光混频器输入为宽带射频信号副本和匹配的本振光信号，光混频器的混频输出正交、同相两路光信号，两路光信号分别输入到两个平衡光电检测器中，光信号在平衡光电检测器中进行光电转换输出电信号；平衡光电检测器输出的两路电信号作为电正交混频器的两个输入，电正交混频器的两个输出分别输出射频光副本频率相对于本振光信号频率左边和右边的信号部分(即I路和Q路)；电正交混频器输出的两路电信号经过带通滤波器，得到切割后的窄带射频信号。
[0028]在一种可能实现方式中，所述下路光频梳信号经第一解复用器分离出N/2个本振光梳信号的频率间隔为：δ
Lo
＝2f
RF
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波光子信道化装置，其特征在于，所述装置包括光频梳发生模块和射频信号接收模块；所述光频梳发生模块用于产生一个光梳间隔可调的超平坦光频梳，所述光频梳发生模块包括连续波激光器，偏振控制器，强度调制器，相位调制器，相移器，倍频器，可调衰减器，增益控制器和光放大器；所述连续波激光器输出的激光首先通过偏振控制器，然后输入到第一强度调制器，第一强度调制器上加载有指定频率的射频信号；所述第一强度调制器的输出光信号作为第二强度调制器的输入光信号，且所述射频信号经过相移器后调制到第二强度调制器上；所述第二强度调制器的输出光信号作为相位调制器的输入光信号，同时射频信号被分为两个支路，一路经过移相器，一路经过倍频器和可调衰减器，然后两路射频信号合为一路，合并后的射频信号再经增益控制器输入相位调制器；所述相位调制器输出的调制光波经过光放大器后，输出超平坦光频梳，其频率间隔为视频信号的频率；所述射频信号接收模块基于光频梳发生模块产生的超平坦光频梳完成宽带射频信号的接收，所述射频信号接收模块包括：光分束器，解波分复用器，声光移频器,波分复用器，马赫增德尔调制器，低噪声放大器、相干接收模块和并行电信号处理器；所述光分束器用于将输入的超平坦光频梳一分为二，得到上路光频梳信号和下路光频梳信号，所述上路光频梳信号经信号处理后作为宽带射频信号载波，下路光频梳信号作为本振光频梳；所述下路光频梳信号经第一解复用器分离出N/2个本振光梳信号；所述上路光频梳信号经第二解复用器选出N/4个光梳线，其中N表示宽带射频信号被切割成的信道个数，为4的倍数；所述N/4个光梳线分别经N/4个声光移频器后，得到N/4个信号光载波；所述N/4个信号光载波经波分复用器输入到马赫增德尔调制器中；将宽带射频信号通过低噪声放大器放大后调制到马赫增德尔调制器上，所述马赫增德尔调制器工作在双边带调制格式下，输出搭载宽带射频信号的信号光，再经第三解复用器分离出N/2个宽带射频信号副本，每个宽带射频信号副本被输入到不同的相干接收模块；将每一个宽带射频信号副本和匹配的本振光梳信号输入到同一个相干接收模块；所述相干接收模块用于基于配置的匹配方案将宽带射频信号切割为N个窄带射频信号；所述匹配方案指对宽带射频信号进行信号光载波的不同移频量选择；所述N个窄带射频信号被送进并行电信号处理器进行电域信号处理。2.如权利要求1所述的微波光子信道化装置，其特征在于，所述匹配方案为：设置第k个信号光载波的移...

【专利技术属性】
技术研发人员：张崇富，李宁，黄欢，邱昆，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：