基于光电协同的微波光子频率综合系统以及频率生成方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于光电协同的微波光子频率综合系统以及频率生成方法，所述频率综合系统包括光频梳，用于产生高稳定低相位噪声的窄光脉冲信号；光学倍频/分频单元，用于实现光频梳输出的光脉冲信号重频的倍频或分频；光电转换单元，用于实现对输入的光脉冲信号的光电转换，并输出电学频率梳；第二电学滤波单元，用于实现对输入电学信号的滤波处理；以及第二电学放大单元，用于对输入的电学信号进行功率放大。本发明专利技术中，采用光频梳作为频率源，由于光频梳的工作频率比常规微波源高三个数量级以上，性能也较常规微波源高三个数量级以上；因此，本发明专利技术的频率综合系统能够生成频率范围更大、性能更优的微波频率信号。性能更优的微波频率信号。性能更优的微波频率信号。

【技术实现步骤摘要】
基于光电协同的微波光子频率综合系统以及频率生成方法


[0001]本专利技术属于微波光子频率综合
，涉及一种基于光电协同的微波光子频率综合系统以及频率生成方法。

技术介绍

[0002]频率综合是雷达、卫星和地面通信、位置感应和导航技术以及许多核心国防能力的支持技术。随着电子信息系统瓶颈突破和更新换代等发展需求，超低相位噪声超宽带频率综合器已经成为频率合成技术发展的重要领域和方向之一，并且随着电子系统小型化及更高性能的需求，对频率综合器的小型化、捷变频、细步进、低杂散、低相位噪声设计也提出了更高的要求。
[0003]传统的低相位噪声微波信号产生是使用石英晶体和介质谐振腔等构成微波振荡器来实现。虽然石英振荡器的相位噪声在频偏10kHz时可以达到
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160dBc/Hz甚至更低，但输出频率仅仅几十MHz；电介质谐振腔的Q值随着输出频率的升高Q值线性下降；高精度的原子钟具有非常高的稳定度和极佳的相位噪声，一般输出频率在10MHz。为了产生更高频率，需要通过电学倍频，但相位噪声会按照20倍对数恶化，已经不能满足下一代电子信息系统的对高频、高稳定、低相位噪声频率信号的需求。
[0004]随着微波光子技术的快速发展，基于光电振荡器的X波段信号产生已实现
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163dBc/Hz@6kHz的相噪，基于光频梳的X波段信号产生已实现优于
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170dBc/Hz@10kHz的相噪。但在频率综合方面，受限于调谐机制，相位噪声和稳定度等指标远远落后于点频信号产生，亟需开展高性能频率综合的新机制研究。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种性能更高的基于光电协同的微波光子频率综合系统以及频率生成方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种基于光电协同的微波光子频率综合系统，包括
[0008]光频梳，用于产生高稳定低相位噪声的窄光脉冲信号；
[0009]光学倍频/分频单元，用于实现光频梳输出的光脉冲信号重频的倍频或分频；
[0010]光电转换单元，用于实现对输入的光脉冲信号的光电转换，并输出电学频率梳；
[0011]第二电学滤波单元，用于实现对输入电学信号的滤波处理；以及
[0012]第二电学放大单元，用于对输入的电学信号进行功率放大；
[0013]所述光频梳与光学倍频/分频单元连接，所述光学倍频/分频单元与光电转换单元连接，所述光电转换单元与第二电学滤波单元电连接，所述第二电学滤波单元与第二电学放大单元电连接。
[0014]进一步的，还包括电学路由单元，所述电学路由单元用于实现电学信号的路径选择；所述光电转换单元通过电学路由单元与第二电学滤波单元电连接。
[0015]进一步的，还包括第一电学滤波单元和电学频率合成单元，所述第一电学滤波单元用于实现对电学频率梳的选频；所述电学频率合成单元用于根据第一电学滤波单元输入的时钟或者本振信号输出合成频率信号；所述光电转换单元的输出端分别与电学路由单元的第一输入端和第一电学滤波单元电连接，所述第一电学滤波单元与电学频率合成单元电连接，所述电学频率合成单元与电学路由单元的第二输入端电连接，所述电学路由单元的输出端与第二电学滤波单元电连接。
[0016]进一步的，还包括第一光学路由单元和第二光学路由单元，所述第一光学路由单元用于实现光学分路时的路径选择，所述第二光学路由单元用于实现光学合路时的路径选择；所述光学倍频/分频单元通过第一光学路由单元和第二光学路由单元与光电转换单元连接；其中，所述光学倍频/分频单元的输出端与第一光学路由单元的输入端连接，所述第一光学路由单元的第一输出端与第二光学路由单元的第一输入端连接，所述第二光学路由单元的输出端与光电转换单元连接。
[0017]进一步的，还包括光学分路单元、光学合路单元、光学移频单元和第一电学放大单元；
[0018]所述光学分路单元用于将第一光学路由单元的第二输出端输出的光脉冲信号分为两路，一路输出给光学合路单元，另一路输出给光学移频单元；
[0019]所述光学合路单元用于将光学分路单元和光学移频单元送来的光脉冲合为一路后送给第二光学路由单元的第二输入端；
[0020]所述光学移频单元用于根据第一电学放大单元送来的电学频率信号对光学分路单元送来的光学脉冲信号做向上或向下的移频处理；
[0021]所述第一电学放大单元与电学频率合成单元电连接，用于对电学频率合成单元输出的电学信号进行功率放大后送给光学移频单元。
[0022]一种基于光电协同的微波光子频率生成方法，包括下列步骤：
[0023]S1、对光频梳产生的窄光脉冲信号进行倍频或分频后，是否能够通过光电转换得到所需要生成的信号的频率，如果是则执行S2步骤；否则，执行S3步骤；
[0024]S2、采用直接光电转换的方法生成所需要生成的信号；
[0025]S3、所需要生成的信号的频率是否低于预定的频率阈值，如果低于预定的频率阈值则执行S4步骤；否则，执行S5步骤；
[0026]S4、采用电学频率合成的方法生成所需要生成的信号；
[0027]S5、采用光学移频的方法生成所需要生成的信号。
[0028]进一步的，采用直接光电转换的方法生成所需要生成的信号包括下列步骤：
[0029]S101、通过光频梳产生高稳定低相位噪声的窄光脉冲信号；
[0030]S102、对窄光脉冲信号重频进行倍频或分频处理；
[0031]S103、对窄光脉冲信号进行光电转换产生电学频率梳；
[0032]S104、通过电学滤波从电学频率梳中过滤出所需频率的信号；
[0033]S105、对过滤出的所需频率的信号进行功率放大。
[0034]进一步的，采用电学频率合成的方法生成所需要生成的信号包括下列步骤：
[0035]S201、通过光频梳产生高稳定低相位噪声的窄光脉冲信号；
[0036]S202、对窄光脉冲信号重频进行倍频或分频处理；
[0037]S203、对窄光脉冲信号进行光电转换产生电学频率梳；
[0038]S204、通过电学滤波从电学频率梳中过滤出特定频率的信号作为频率基准信号或者本振信号；
[0039]S205、通过输入的频率基准信号或者本振信号产生包括所需频率的合成频率信号；
[0040]S206、通过电学滤波从合成频率信号中过滤出所需频率的信号；
[0041]S207、对过滤出的所需频率的信号进行功率放大。
[0042]进一步的，采用光学移频的方法生成所需要生成的信号包括下列步骤：
[0043]S301、通过光频梳产生高稳定低相位噪声的窄光脉冲信号；
[0044]S302、对窄光脉冲信号重频进行倍频或分频处理；
[0045]S303、将倍频或分频处理后的光脉冲信号分为两路，第一路光脉冲信号经光学移频单元进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光电协同的微波光子频率综合系统，其特征在于：包括光频梳，用于产生高稳定低相位噪声的窄光脉冲信号；光学倍频/分频单元，用于实现光频梳输出的光脉冲信号重频的倍频或分频；光电转换单元，用于实现对输入的光脉冲信号的光电转换，并输出电学频率梳；第二电学滤波单元，用于实现对输入电学信号的滤波处理；以及第二电学放大单元，用于对输入的电学信号进行功率放大；所述光频梳与光学倍频/分频单元连接，所述光学倍频/分频单元与光电转换单元连接，所述光电转换单元与第二电学滤波单元电连接，所述第二电学滤波单元与第二电学放大单元电连接。2.根据权利要求1所述的基于光电协同的微波光子频率综合系统，其特征在于：还包括电学路由单元，所述电学路由单元用于实现电学信号的路径选择；所述光电转换单元通过电学路由单元与第二电学滤波单元电连接。3.根据权利要求2所述的基于光电协同的微波光子频率综合系统，其特征在于：还包括第一电学滤波单元和电学频率合成单元，所述第一电学滤波单元用于实现对电学频率梳的选频；所述电学频率合成单元用于根据第一电学滤波单元输入的时钟或者本振信号输出合成频率信号；所述光电转换单元的输出端分别与电学路由单元的第一输入端和第一电学滤波单元电连接，所述第一电学滤波单元与电学频率合成单元电连接，所述电学频率合成单元与电学路由单元的第二输入端电连接，所述电学路由单元的输出端与第二电学滤波单元电连接。4.根据权利要求3所述的基于光电协同的微波光子频率综合系统，其特征在于：还包括第一光学路由单元和第二光学路由单元，所述第一光学路由单元用于实现光学分路时的路径选择，所述第二光学路由单元用于实现光学合路时的路径选择；所述光学倍频/分频单元通过第一光学路由单元和第二光学路由单元与光电转换单元连接；其中，所述光学倍频/分频单元的输出端与第一光学路由单元的输入端连接，所述第一光学路由单元的第一输出端与第二光学路由单元的第一输入端连接，所述第二光学路由单元的输出端与光电转换单元连接。5.根据权利要求4所述的基于光电协同的微波光子频率综合系统，其特征在于：还包括光学分路单元、光学合路单元、光学移频单元和第一电学放大单元；所述光学分路单元用于将第一光学路由单元的第二输出端输出的光脉冲信号分为两路，一路输出给光学合路单元，另一路输出给光学移频单元；所述光学合路单元用于将光学分路单元和光学移频单元送来的光脉冲合为一路后送给第二光学路由单元的第二输入端；所述光学移频单元用于根据第一电学放大单元送来的电学频率信号对光学分路单元送来的光学脉冲信号做向上或向下的移频处理；所述第一电学放大单元与电学频率合成单元电连接，用于对电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，王伯涛，田思玉，杨根源，瞿鹏飞，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：