一种微波光子多通道通感测一体化方法技术

本发明专利技术公开了一种微波光子多通道通感测一体化方法，该方法涉及微波技术领域和光通信技术领域。所述方法如说明书附图图1所示，包括N波长相干光载波、N波长相干光本振，电光调制模块，可调谐光滤波模块，单模传输光纤，光电探测模块，电滤波器，电功率放大器，发射天线振子，接收天线振子，低噪放大器，90

【技术实现步骤摘要】
一种微波光子多通道通感测一体化方法


[0001]本专利技术涉及光通信
和微波
，主要涉及微波光子信道化上变频技术和微波光子同中频信道化下变频技术。

技术介绍

[0002]随着通信技术和电子技术的快速发展，通信设备和雷达感知检测设备在民用领域有越来越广泛的应用，但是通信设备和雷达设备在同一操作平台下各自占据了一定的物理空间，以及设备所需的频谱频段，复杂的通信雷达设备增加了操作平台系统设计时的系统体积，通信雷达频段间的电磁干扰也增加了操作平台系统设计的难度。如果能够将通信设备和雷达感知检测设备等融合为通信雷达一体化设备，将大大减少操作平台系统的体积以及设计复杂度，也将降低雷达通信设备间的电磁干扰。因此在众多民用领域，无人机，智能驾驶汽车，交通运输等智能操作平台提出了通感测一体化需求。
[0003]由于通信雷达技术的日益发展，未来通信系统将要求更大容量的通信，未来雷达系统将要求更高分辨率的雷达。这两项要求都可以通过增大通信和雷达信号的信号带宽解决，然而更大的通感测一体化平台工作带宽也将意味着更高的通感测一体化平台工作频段，传统的电子设备在高频段工作时，会遭遇电子设备的性能瓶颈，会给信号调制传输等带来诸多问题。得益于微波光子技术的高频段大带宽，低损耗以及抗电磁干扰性能强等优势，光载射频技术RoF(RadiooverFiber)可以解决信号在传输时可能产生的一系列问题。同时，由于光载射频技术在远端天线单元(RAU)处只有电光转换模块，可以大大减轻RAU的工作平台体积与系统复杂度，多个RAU的光信号可以集中在中心站进行光电转换以及后续的数字信号处理。
[0004]虽然光载射频可以传输高频大带宽的射频宽带信号，但是在最开始的信号生成以及最后的信号处理阶段，目前的采样器的采样频率还难以达到对整个宽带信号一起采样的要求，因此需要对光载宽带射频的收发作信道化处理。目前，基于通感测一体应用背景下的微波光子信道化传输架构尚处于研究阶段，所以需要对通感测一体的微波光子信道化传输架构进行完善。

技术实现思路

[0005]为了解决
技术介绍
中所存在的问题，本专利技术提出了一种微波光子多通道通感测一体化方法。该方案有三大优点：第一该方案可以解决通感测一体化应用下大宽带信号的分频段发送与接收；第二该方案可针对不同的通感测一体化通信容量及雷达分辨率要求设计不同的信号带宽，设计不同的信道数，系统可重构行强；第三该方案通过微波光子技术的光载射频传输进行通感测一体信息收发，拥有非常大的瞬时工作带宽，雷达系统中有高精度的优势，通信系统中大容量的优势。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：所述架构包括N波长相干光载波、N波长相干光本振，电光调制模块，可调谐光滤波模块，单模传输光纤，光电探测模块，电滤波器，电功率放大
器，发射天线振子，接收天线振子，低噪放大器，90
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光耦合器，平衡探测模块，数模转换器(ADC)，数字信号处理模块。其特征在于：所述架构的发射端将N波长相干光载波输出端连接N个电光调制模块，N个电光调制模块的输出依次和N波长相干光本振合为N路输入可调谐光滤波模块，输出经过单模传输光纤到达远端天线单元的可调谐光滤波模块分为N路，N路输出分别输入到光电探测器后，再依次经过电滤波器，电功率放大器，最后通过发射天线振子发射出去。所述架构的接收端有N个接收天线振子，N路输出分别连接电滤波器，低噪放大器后，经过N个电光调制模块输入到可调谐光滤波模块，输出经过单模传输光纤到达中心站的可调谐光滤波模块分为N路，N路输出分别经过90
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光耦合器，平衡探测模块后输入到N个ADC中，最后N路ADC连接到数字信号处理模块。
[0007]所述90
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光耦合器是一种特殊的移相器，有两个输入端口分别输入射频和本振信号，四个输出端口可分别实现射频和本振信号的0
°
，180
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，90
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，270
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的相对相移，四个输出端口的输出再输入到平衡探测模块后可以实现镜像信号的抑制。
[0008]本专利技术在工作时包括以下步骤：(1)所述架构的发射端有一个N波长相干光载波光源，输出频率间隔相等的光梳，输入到N个电光调制模块中，在电光调制模块中光信号受到N个子信道的中频宽带信号调制后和N波长相干本振光源输出的频率间隔相等的光梳合为N路光信号。(2)N路光信号通过可调谐光滤波模块耦合为一路信号经过单模传输光纤后，输入到RAU的可调谐光滤波模块分为N路光信号。(3)N路光信号经过光电探测模块实现光域上变频后，经过电滤波器滤波和电功率放大器功率放大后，经过N个发射天线振子发射出去。(4)所述架构的接收端有N个接收天线振子，每个天线振子同时接收发射端发射的N个射频宽带信号，每个宽带信号的带宽是B，接收天线振子接收信号合并后信号的总带宽为N*B。N个接收天线振子接收电信号经过电滤波器和低噪放大器后，经过N个电光调制模块转换为N路光信号。(5)N路光信号通过可调谐光滤波模块耦合为一路信号经过单模传输光纤后，输入到中心站的可调谐光滤波模块分为N路光信号。(6)N路射频光信号和N波长的本振输入到90
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光耦合器中后经过平衡探测模块进行镜像抑制以及同中频信道化下变频，输出电信号经过ADC采样后输入到数字信号处理中进行通信雷达信号的进一步处理。
[0009]本专利技术提出了一种微波光子多通道通感测一体化方法，该架构针对通感测一体化系统中通信和雷达的大带宽信号传输需求，将大带宽信号分为N路子信道的宽带信号，在发射端通过微波光子上变频技术实现信号中频到射频的转换，经过发射天线振子将N路子信道的宽带信号发射出去。在接收端N个接收天线每个接收N路子信道的宽带射频信号，通过微波光子同中频信道化下变频技术实现信号射频到中频的转换，后续再在数字信号处理模块中实现对通信雷达信号的信号处理。
[0010]本方案架构可以在保证系统简单的前提下，针对不同的通感测一体化通信容量及雷达分辨率要求设计不同的信号带宽，设计不同的信道数，系统可重构行强。
[0011]由于该方案架构通过微波光子技术的光载射频传输进行通感测一体信息收发，拥有非常大的工作带宽。
附图说明
[0012]图1为本专利技术基于通感测一体的微波光子阵列化架构原理图。图2为4路信道情况下的4波长载波光梳频谱图和4波长本振光梳频谱图。载波光频梳的梳齿间隔为60GHz，本振光频梳梳齿间隔为61.25GHz，第一根载波光频梳和第一根本振光频梳频率差为18GHz，载波光频梳经过中频信号单边带调制后保留中心频率相对光梳频率为
‑
2GHz。虚线框为波分复用器WDM的滤波响应。图3为基于通感测一体的微波光子阵列化架构的一种4信道发端具体实施方案图。图4为基于通感测一体的微波光子阵列化架构的一种4信道收端具体实施方案图。图5分别为发端第一通道第二通道第三通道第四通道上变频后的射频信号图。图6为收端四个信道下变频后第一信道第二信道道第三信道第四信道的中频信号图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波光子多通道通感测一体化方法，包括发射端N波长相干光载波、发射端N波长相干光本振，接收端N波长相干光载波、接收端N波长相干光本振、电光调制模块，可调谐光滤波模块，单模光纤SMF，光电探测模块，电滤波器，电功率放大器，发射天线振子，接收天线振子，低噪放大器，90
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光耦合器，平衡探测模块，数模转换器，数字信号处理模块，其特征在于，锁定控制发射端N波长相干光载波和发射端N波长相干光本振，在发射端，利用N个电光调制器把N路中频电信号分别调制到发射端N波长相干光载波上，利用可调光滤波器将N个电光调制模块的输出和发射端N波长相干光本振耦合为一路信号，经过单模光纤传输到远端天线单元，通过可调谐光滤波模块分为N路，每路包含一路光载波和一路光本振，N路输出分别输入到光电探测器后，再依次经过电滤波器，电功率放大器，最后通过发射天线振子发射出去，接收端有N个接收天线振子，接收到的电信号连接到电滤波器，低噪放大器后，通过电光调制模块分别调制到接收端N波长光载波，然后输入到可调谐光滤波模块耦合成一路，输出经过单模传输光纤到中心站的可调谐光滤波模块分为N路，经过N个90
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光耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，文爱军，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：