基于单光梳和声光移频的多通道光子信道化接收机及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于单光梳和声光移频的多通道光子信道化接收机及方法，包括一个激光器、一个马赫曾德尔调制器MZM、一个相位调制器、两个声光调制器、一个光衰减器、两个掺铒光纤放大器、一个1

【技术实现步骤摘要】
基于单光梳和声光移频的多通道光子信道化接收机及方法


[0001]本专利技术属于微波领域，具体涉及一种多通道光子信道化接收机。

技术介绍

[0002]随着通信容量和业务数量的增加，现代电子系统迫切需要宽带信号的处理能力。传统的射频接收机受固有的电子瓶颈限制，存在带宽受限、传输损耗大、体积重量大、抗电磁干扰能力弱等问题。微波光子信道化技术，具有将宽带射频信号分割成与当前电子设备兼容的窄带信道的功能，可满足超宽带、多通道、多功能等接收需求。
[0003]实现微波光子信道化的方法主要有三种。第一种方法是将射频(Radio Frequency,RF)信号调制到光域，然后使用光学滤波器阵列将光谱分割成多个通道。第二种方法是将射频信号复制到光学频率梳(Optical Frequency Comb,OFC)的梳线上，由周期性光学滤波器进行滤波，然后由常规光学解复用器进行信道化，滤波周期与梳线频率间隔略有不同。第三种方法是基于两个梳状线频率间隔略有不同的相干OFC，一个OFC用于传播射频信号，另一个OFC用于将射频信号的不同分量下变频到不同信道的相同中频波段。通过使用线性调频光脉冲，也可以等效地生成这两个OFC，其中可以在光脉冲之间引入适当的时间延迟来实现略有不同的OFC间距。一方面，以上方法对光滤波器的品质因子和稳定性有很高要求，另一方面，以上方法要求两个OFC具有强相干性、梳线数量多、自由光谱范围大，导致多通道射频信号的信道化接收存在工程实现瓶颈。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于单光梳和声光移频的多通道光子信道化接收机，包括一个激光器、一个马赫曾德尔调制器MZM、一个相位调制器、两个声光调制器、一个光衰减器、两个掺铒光纤放大器、一个1
×
2光分路器、一个1
×
3光分路器、一个1
×
18光分路器、三个波分复用器WDM、一个光带通滤波器、18个光正交混频器、36个平衡探测器、18个电正交耦合器和多个电带通滤波器；采用单个相位调制器产生多梳线、窄间隔的OFC，结合声光调制器对光本振信号进行移频，最后通过光相干探测，实现多通道射频信号的瞬时接收。本专利技术结构简单，具有很强的可操作性；实用性很强，可以应用到各种需要大带宽信号接收的系统中。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
[0006]一种基于单光梳和声光移频的多通道光子信道化接收机，包括一个激光器、一个马赫曾德尔调制器MZM、一个相位调制器、两个声光调制器、一个光衰减器、两个掺铒光纤放大器、一个1
×
2光分路器、一个1
×
3光分路器、一个1
×
18光分路器、三个波分复用器WDM、一个光带通滤波器、18个光正交混频器、36个平衡探测器、18个电正交耦合器和多个电带通滤波器；
[0007]所述激光器的输出端口连接1
×
2光分路器，1
×
2光分路器的输出端口1连接MZM的光输入端口，1
×
2光分路器的输出端口2连接相位调制器的光输入端口；
[0008]所述MZM的输出端口连接掺铒光纤放大器1的输入端口，掺铒光纤放大器1的输出端口连接1
×
18分路器，1
×
18分路器的输出端口分别连接光正交混频器1到光正交混频器18的射频输入端口；
[0009]所述相位调制器的输出端口连接掺铒光纤放大器2的输入端口，掺铒光纤放大器2的输出端口连接光带通滤波器，光带通滤波器的输出端口连接1
×
3光分路器，1
×
3光分路器的三个输出端口分别连接声光调制器1、光衰减器和声光调制器2的输入端口；
[0010]声光调制器1、光衰减器和声光调制器2的输出端口分别连接三个波分复用器WDM1、WDM2、WDM3的输入端口；WDM1的6个输出端口分别连接光正交混频器1到光正交混频器6的输入端口，WDM2的6个输出端口分别连接光正交混频器7到光正交混频器12的输入端口，WDM3的6个输出端口分别连接光正交混频器13到光正交混频器18的输入端口；
[0011]每个光正交混频器的四个输出端口分为两组，每组中的两个输出端口分别连接两个平衡探测器输入端口；每两个平衡探测器的输出端口分别连接一个电正交耦合器的两个输入端口；电正交耦合器的每一个输出端口通过电带通滤波器后即得到一个通道的接收信号。
[0012]一种采用基于单光梳和声光移频的多通道光子信道化接收机的信号接收方法，包括如下步骤：
[0013]步骤1：激光器产生激光信号，经过1
×
2光分路器分别输出到MZM和相位调制器；
[0014]步骤2：MZM由射频信号V
RF
(t)＝V0cos(ω
RF
t)驱动，其中ω
RF
为射频信号的角频率，V0为射频信号的强度，则MZM的输出表达式为：
[0015][0016]式中，E
in
(t)为激光器输出的激光信号，V
π
是MZM的半波电压，m＝πV0/V
π
为调制指数；和为直流偏压在MZM上、下两个臂上引入的相移，为MZM的直流偏置角；φ为加载在MZM上下臂的射频信号相位差；J
n
(
·
)为第一类的n阶贝塞尔函数，在小信号调制情况下，高阶贝塞尔系数可以忽略；当只考虑到一阶光边带时，式(1)简化为：
[0017][0018]设置MZM的半波电压，使MZM工作在最小点，进行抑制载波双边带调制；
[0019]步骤3：相位调制器由双音信号V
LO
(t)＝V2[cos(ω1t+
△
φ)+cos(ω2t)]驱动，则相位调制器的输出表达式记为：
[0020][0021]其中V2表示双音信号的强度，ω1、ω2表示两个信号的角频率，且ω2＝2ω1，
△
φ1表示双音信号两个信号的相位差，m1＝m2＝πV2/V
π,PM
，V
π,PM
是相位调制器的半波电压。
[0022]步骤4：设置输入相位调制器的两个本振信号的频率分别为f
LO
和3f
LO
，相位差为90
°
，调制指数均为1.5；经过相位调制器以后，产生了中心频率为f
c
，频率间隔为f
LO
的N线光梳；
[0023]步骤5：N线光梳经掺铒光纤放大器放大后分为3路，其中两路利用声光调制器对各光梳分别进行移频，然后用WDM分别滤出频率为f
k,n
＝nf
LO
+f
c
+k
△
f的信号分量，其中n为[
‑
N/2,N/2]区间的整数，表示光梳线的边带阶数，
△
f＝f
LO<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单光梳和声光移频的多通道光子信道化接收机，其特征在于，包括一个激光器、一个马赫曾德尔调制器MZM、一个相位调制器、两个声光调制器、一个光衰减器、两个掺铒光纤放大器、一个1
×
2光分路器、一个1
×
3光分路器、一个1
×
18光分路器、三个波分复用器WDM、一个光带通滤波器、18个光正交混频器、36个平衡探测器、18个电正交耦合器和多个电带通滤波器；所述激光器的输出端口连接1
×
2光分路器，1
×
2光分路器的输出端口1连接MZM的光输入端口，1
×
2光分路器的输出端口2连接相位调制器的光输入端口；所述MZM的输出端口连接掺铒光纤放大器1的输入端口，掺铒光纤放大器1的输出端口连接1
×
18分路器，1
×
18分路器的输出端口分别连接光正交混频器1到光正交混频器18的射频输入端口；所述相位调制器的输出端口连接掺铒光纤放大器2的输入端口，掺铒光纤放大器2的输出端口连接光带通滤波器，光带通滤波器的输出端口连接1
×
3光分路器，1
×
3光分路器的三个输出端口分别连接声光调制器1、光衰减器和声光调制器2的输入端口；声光调制器1、光衰减器和声光调制器2的输出端口分别连接三个波分复用器WDM1、WDM2、WDM3的输入端口；WDM1的6个输出端口分别连接光正交混频器1到光正交混频器6的输入端口，WDM2的6个输出端口分别连接光正交混频器7到光正交混频器12的输入端口，WDM3的6个输出端口分别连接光正交混频器13到光正交混频器18的输入端口；每个光正交混频器的四个输出端口分为两组，每组中的两个输出端口分别连接两个平衡探测器输入端口；每两个平衡探测器的输出端口分别连接一个电正交耦合器的两个输入端口；电正交耦合器的每一个输出端口通过电带通滤波器后即得到一个通道的接收信号。2.一种采用如权利要求1所述的接收机的信号接收方法，包括如下步骤：步骤1：激光器产生激光信号，经过1
×
2光分路器分别输出到MZM和相位调制器；步骤2：MZM由射频信号V
RF
(t)＝V0cos(ω
RF
t)驱动，其中ω
RF
为射频信号的角频率，V0为射频信号的强度，则MZM的输出表达式为：式中，E
in
(t)为激光器输出的激光信号，V
π
是MZM的半波电压，m＝πV0/V
π
为调制指数；和为直流偏压在MZM上、下两个臂上引入的相移，为MZM的直流偏置角；φ为加载在MZM上下臂的射频信号相位差；J
n
(
·
)为第一类的n阶贝塞尔函数，在小信号调制情况下，高阶贝塞尔系数可以忽略；当只考虑到一阶光边带时，式(1)简化为：
设置MZM的半...

【专利技术属性】
技术研发人员：高永胜，曹彪，翟伟乐，史芳静，陈博，谭庆贵，樊养余，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：