一种超外差光子射频接收系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超外差光子射频接收系统，该系统的一个实施方式包括：光载波产生与分配单元、电光上变频单元、光电下变频单元、高中频下变频单元、光本振产生单元、一级变频本振源和二级变频本振源；电光上变频单元将射频信号调制在光载波产生与分配单元输出的光载波信号上，形成光载射频信号；光电下变频单元根据光本振产生单元输出的光本振信号将光载射频信号变换为高中频电信号；光本振信号是光本振产生单元将一级变频本振源产生的一级电本振信号调制在光载波信号上形成的；高中频下变频单元根据二级变频本振源产生的二级电本振信号将高中频电信号变换为低中频电信号或基带信号之后输出。该实施方式能够实现超宽带高性能电磁频谱信号的接收。能电磁频谱信号的接收。能电磁频谱信号的接收。

【技术实现步骤摘要】
一种超外差光子射频接收系统


[0001]本专利技术涉及微波光子
，尤其涉及一种超外差光子射频接收系统。

技术介绍

[0002]超外差接收架构是当前应用最广泛、综合性能最优的射频接收架构，具有许多技术优势，比如高镜像干扰抑制能力、大动态范围、高接收灵敏度、低直流干扰和本振泄露问题等，因此特别适用于频谱分析、电子战、雷达等应用场景。尽管传统接收机技术和器件已经相当成熟，得到了广泛应用，但也遇到了很大的发展瓶颈。主要问题在于，受限于电变频器、电滤波器等器件的性能限制，传统超外差接收架构在大接收频谱范围、大瞬时带宽、高镜像/杂散抑制等方面，性能难以兼顾。因此，近年来业界开始尝试将光子技术与微波技术相结合，研究利用光子技术的优势突破传统电子接收机的发展瓶颈。
[0003]当前微波光子接收架构通常采用零中频或低中频光子变频技术，其主要优势在于，光混频器件可以在超宽的频谱范围上将射频信号直接下变频到基带或低中频，瞬时带宽较大等。但该架构仍存在若干技术瓶颈：1、镜像等杂散抑制差；2、存在本振泄漏；3、互调谐波杂散性能仍有待提升；4、存在直流偏移等。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种超外差光子射频接收系统，与传统的微波光子接收架构相比，能够突破以上技术瓶颈，实现超宽带高性能电磁频谱信号的接收。
[0005]本专利技术实施例的超外差光子射频接收系统包括：光载波产生与分配单元、电光上变频单元、光电下变频单元、高中频下变频单元、光本振产生单元、一级变频本振源和二级变频本振源；所述电光上变频单元将待接收的射频信号调制在所述光载波产生与分配单元输出的光载波信号上，形成光载射频信号；所述光电下变频单元根据所述光本振产生单元输出的光本振信号将所述光载射频信号变换为高中频电信号；其中，所述光本振信号是所述光本振产生单元将所述一级变频本振源产生的一级电本振信号调制在所述光载波信号上形成的；所述高中频下变频单元根据所述二级变频本振源产生的二级电本振信号将所述高中频电信号变换为低中频电信号或基带信号之后输出。
[0006]在本专利技术实施例中，所述系统进一步包括：与所述电光上变频单元连接的预处理单元；所述预处理单元包括：多通道电分路器件、多通道电合路器件、电预放大器和频段预选滤波器；其中，所述多通道电分路器件将待接收的所述射频信号分路为预设的第一数量的预处理通道以执行开关选择，所述频段预选滤波器对所述预处理通道中的信号进行滤波，所述电预放大器用于执行信号预放大，所述多通道电合路器件对所述预处理通道中的信号进行合路后向所述电光上变频单元输出；所述多通道电分路器件包括：射频开关或电分路器；所述多通道电合路器件包括：射频开关或电合路器；所述多通道电分路器件和所述多通道电合路器件中的至少之一为射频开关。
[0007]在本专利技术实施例中，所述系统进一步包括：连接在所述电光上变频单元与所述光
电下变频单元之间的光子预处理单元，所述光子预处理单元包括：多通道光分路器件、多通道光合路器件、第一光放大器和第一光滤波器；其中，所述多通道光分路器件将所述光载射频信号分路为预设的第二数量的光通道以执行开关选择，第一光滤波器对所述光通道中的光信号进行滤波，第一光放大器用于执行光信号预放大，所述多通道光合路器件对所述光通道中的光信号进行合路后向所述光电下变频单元输出；所述多通道光分路器件包括：光开关或光分路器；所述多通道光合路器件包括：光开关或光合路器；所述多通道光分路器件和所述多通道光合路器件中的至少之一为光开关。
[0008]在本专利技术实施例中，所述光电下变频单元包括：光耦合器和第一光电探测器；其中，所述光耦合器用于将所述光载射频信号与所述光本振信号进行光耦合；经过所述光耦合的所述光载射频信号与所述光本振信号在第一光电探测器发生拍频，形成所述高中频电信号。
[0009]在本专利技术实施例中，所述光本振产生单元包括：第二电光调制器、第二光放大器和第二光滤波器；其中，第二电光调制器用于将所述一级电本振信号调制在所述光载波信号上，形成所述光本振信号；第二光放大器用于光信号放大，第二光滤波器用于光信号滤波。
[0010]在本专利技术实施例中，所述高中频下变频单元包括：二级变频混频器、高中频放大器、高中频滤波器和第一滤波器；其中，第一滤波器为低通滤波器或带通滤波器；所述高中频放大器用于对所述高中频电信号进行放大，所述高中频滤波器用于对所述高中频电信号进行滤波；所述二级变频混频器用于将所述高中频电信号与所述二级电本振信号进行混频；第一滤波器用于对经过所述混频的信号进行滤波，形成所述低中频电信号或所述基带信号。
[0011]在本专利技术实施例中，所述高中频下变频单元包括：二级变频激光器、第三电光调制器、第二光电探测器和第一滤波器；其中，第一滤波器为低通滤波器或带通滤波器；所述二级变频激光器用于产生单频光载波；第三电光调制器用于将所述高中频电信号和所述二级电本振信号调制在所述单频光载波；经过该调制的信号在第二光电探测器发生拍频，并经过第一滤波器形成所述低中频电信号或所述基带信号。
[0012]在本专利技术实施例中，所述系统进一步包括：管理与控制单元，用于对所述光载波产生与分配单元、所述预处理单元、所述电光上变频单元、所述光子预处理单元、所述光电下变频单元、所述高中频下变频单元、所述光本振产生单元、所述一级变频本振源和所述二级变频本振源进行功能管理、参数控制及供电。
[0013]在本专利技术实施例中，所述低中频电信号为单路实信号，所述基带信号为I路和Q路的复信号；第一光滤波器、第二光滤波器包括固定光滤波器和可调谐光滤波器，所述频段预选滤波器、所述高中频下变频单元中的高中频滤波器和第一滤波器包括固定电滤波器；所述光载射频信号的频率为所述射频信号频率与所述光载波信号频率之和，所述光本振信号的频率为所述一级电本振信号频率与所述光载波信号频率之和，所述高中频电信号的频率为所述一级电本振信号频率与所述射频信号频率之差，所述低中频电信号的频率为所述高中频电信号频率与所述二级电本振信号频率之差。
[0014]为了解决基于纯电子器件的传统接收机技术和当前微波光子接收机技术在超宽带、大瞬时带宽射频信号接收方面所遇到的一系列技术瓶颈，本专利技术提出一种基于多级超外差光子变频的新型超宽带射频接收技术与方法。在本技术中，典型多级超外差光子变频
过程将采用两级超外差变频架构，其中一级变频为高中频光子变频，二级变频为低中频光子变频或电变频，以实现超宽带高性能电磁频谱信号的接收。本专利技术充分利用光子技术在超宽带工作频谱范围和低变频杂散等方面的优势，有效解决了传统纯电接收技术和现有的微波光子接收技术的瓶颈。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例中超外差光子射频接收系统的架构示意图；
[0016]图2是本专利技术实施例的预处理单元的原理示意图；
[0017]图3是本专利技术实施例的光子预处理单元的原理示意图；
[0018]图4是本专利技术实施例的光电下变频单元的原理示意图；
[0019]图5是本专利技术实施例的高中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超外差光子射频接收系统，其特征在于，包括：光载波产生与分配单元、电光上变频单元、光电下变频单元、高中频下变频单元、光本振产生单元、一级变频本振源和二级变频本振源；所述电光上变频单元将待接收的射频信号调制在所述光载波产生与分配单元输出的光载波信号上，形成光载射频信号；所述光电下变频单元根据所述光本振产生单元输出的光本振信号将所述光载射频信号变换为高中频电信号；其中，所述光本振信号是所述光本振产生单元将所述一级变频本振源产生的一级电本振信号调制在所述光载波信号上形成的；所述高中频下变频单元根据所述二级变频本振源产生的二级电本振信号将所述高中频电信号变换为低中频电信号或基带信号之后输出。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：与所述电光上变频单元连接的预处理单元；所述预处理单元包括：多通道电分路器件、多通道电合路器件、电预放大器和频段预选滤波器；其中，所述多通道电分路器件将待接收的所述射频信号分路为预设的第一数量的预处理通道以执行开关选择，所述频段预选滤波器对所述预处理通道中的信号进行滤波，所述电预放大器用于执行信号预放大，所述多通道电合路器件对所述预处理通道中的信号进行合路后向所述电光上变频单元输出；所述多通道电分路器件包括：射频开关或电分路器；所述多通道电合路器件包括：射频开关或电合路器；所述多通道电分路器件和所述多通道电合路器件中的至少之一为射频开关。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：连接在所述电光上变频单元与所述光电下变频单元之间的光子预处理单元，所述光子预处理单元包括：多通道光分路器件、多通道光合路器件、第一光放大器和第一光滤波器；其中，所述多通道光分路器件将所述光载射频信号分路为预设的第二数量的光通道以执行开关选择，第一光滤波器对所述光通道中的光信号进行滤波，第一光放大器用于执行光信号预放大，所述多通道光合路器件对所述光通道中的光信号进行合路后向所述光电下变频单元输出；所述多通道光分路器件包括：光开关或光分路器；所述多通道光合路器件包括：光开关或光合路器；所述多通道光分路器件和所述多通道光合路器件中的至少之一为光开关。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光电下变频单元包括：光耦合器和第一光电探测器；其中，所述光耦合器用于将所述光载射频信号与所述光本振信号进行光耦合；经过所述光耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乃金，高光宇，梁启军，刘紫玉，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：