一种八倍频微波信号产生装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种八倍频微波信号产生装置及方法，属于微波光子学技术领域。八倍频微波信号产生装置包括可调谐激光器、射频信号源、偏振调制器、掺铒光纤放大器、偏振分束器、双平行马赫曾德尔调制器、第一光电探测器和第二光电探测器；所述可调谐激光器用于向偏振调制器输出光载波，所述射频信号源用于向偏振调制器输出低频参考信号；所述偏振调制器用于产生偏振调制光信号，并向掺铒光纤放大器输出偏振调制光信号。本发明专利技术提供的八倍频微波信号产生装置及方法，无需任何移相器和光滤波器，通过偏振调制器产生倍频微波信号，将偏振调制器与双平行马赫曾德尔调制器相级联产生八倍频微波信号，具有高频、快速、实时宽调谐的特点。实时宽调谐的特点。实时宽调谐的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种八倍频微波信号产生装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种八倍频微波信号产生装置及方法，属于微波光子学


技术介绍

[0002]微波信号源作为雷达、通信等电子系统的“心脏”，为各类电子系统提供本振信号、时钟信号和参考射频信号等。微波信号源性能的优劣决定了系统的上限。随雷达、通信等技术向高频宽带方向发展，迫切需要高频微波信号，但传统电子技术受电子瓶颈限制，为产生高频信号需对基频信号进行多次倍频，不但系统越来越复杂、成本越来越高，而且每一次倍频，所生信号的相位噪声以20lgN dB劣化，其中N是倍频系数。因此，迫切需要研究新型高频微波信号产生方法。
[0003]微波光子技术结合了光子技术宽带和微波技术灵活可调的优点，被认为是产生高频微波信号的有效途径。光生高频微波信号的方法很多，核心思想是利用两个光信号差拍产生微波信号。理论上可产生任意频段微波信号，但实际上所生微波信号质量受两个光信号相干性影响。为提高两个光信号的相关性，可采用双波长激光器、光注入锁定、光锁相环、光注入锁相环、光学频率梳、锁模激光器和外调制等技术。其中双波长激光器制造门槛高，需要设计和制造可激射两个相关模式的激光器。光注入锁定需要利用两个相干的光学边带注入锁定两个从激光器，系统复杂，成本高。光锁相环和光注入锁相环系统的长时稳定好，但是需要复杂的锁相自动控制系统，结构复杂，成本高。光学频率梳的产生需要多个调制器级联且需要控制各个调制器的调制系数等参数。此外，为选出两个梳齿，需要特殊设计的光滤波器。无源锁模激光器结构简单，无需参考射频信号和调制器，但是所生微波信号相位噪声差。此外，受无源锁模激光器腔体长度的限制，基于无源锁模激光器不能产生高频微波信号。有源锁模激光器消除了无源锁模激光器的弊端，可产生高频微波信号，但是需要高速电光调制器和光电探测器。外调制技术利用两个相干光学边带差拍产生高频微波信号。相比其他技术，外调制技术以其成本低、所生微波信号相位噪声低等优势被认为是最可靠的光生微波技术，成为信号产生领域重要的研究方向。
[0004]在先技术一基于级联两个双平行马赫曾德尔调制器产生八倍频微波信号。但所生八倍频微波信号信噪比受射频移相器输出相位波动的影响。当射频移相器精确保持45
°
相位差时，此时八倍频微波信号的信噪比最大，达30dB；当射频移相器相位差波动时，系统对载波的抑制能力迅速劣化，八倍频微波信号的信噪比变差，特别当射频移相器输出相位变成30
°
或60
°
时，此时光载波抑制比接近零，8倍频方案失效。
[0005]在先技术二用光学移相器代替在先技术一中的射频移相器，但系统所生八倍频微波信号仍受光移相器输出相位改变的限制，当光移相器输出相位波动时，系统产生杂波，从而降低了所生八倍频微波信号的频谱纯度。
[0006]在先技术三基于偏振调制器结合光陷波滤波器产生了六倍频微波信号。由于光滤波器滚降系数非理想，所生六倍频微波信号的调谐范围受光滤波器通带宽带限制。此外，因光滤波器无法实时重构，所以所生六倍频微波信号也难以实时调谐。
[0007]因此，研制倍频系数高、实时宽调谐的微波信号是该领域亟需解决的一个问题，为此，我们提出一种八倍频微波信号产生装置及方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种八倍频微波信号产生装置及方法，无需任何移相器和光滤波器，通过偏振调制器产生倍频微波信号，将偏振调制器与双平行马赫曾德尔调制器相级联产生八倍频微波信号，具有高频、快速、实时宽调谐的特点。
[0009]为达到上述目的/为解决上述技术问题，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种八倍频微波信号产生装置，包括可调谐激光器、射频信号源、偏振调制器、掺铒光纤放大器、偏振分束器、双平行马赫曾德尔调制器、第一光电探测器和第二光电探测器；
[0011]所述可调谐激光器用于向偏振调制器输出光载波，所述射频信号源用于向偏振调制器输出低频参考信号；
[0012]所述偏振调制器用于产生偏振调制光信号，并向掺铒光纤放大器输出偏振调制光信号；
[0013]所述掺铒光纤放大器用于放大偏振调制光信号，并向偏振分束器输出放大后的偏振调制光信号；
[0014]所述双平行马赫曾德尔调制器包括第一子调制器和第二子调制器；
[0015]所述偏振分束器用于将放大后的偏振调制光信号分成B、C两路，其中，B路光信号经第一光电探测器的光电转换向第一子调制器输出二倍频微波电信号；C路光信号经分路后传输至双平行马赫曾德尔调制器内并分成上下两支路，其中，上支路光信号传输至第一子调制器，下支路光信号传输至第二子调制器；所述第二光电探测器用于对双平行马赫曾德尔调制器输出的光信号进行光电转换，输出八倍频微波电信号。
[0016]进一步的，还包括功率放大器，所述功率放大器设置于第一光电探测器与双平行马赫曾德尔调制器之间，用于放大第一光电探测器输出的微波电信号。
[0017]进一步的，还包括第一辅助偏振调制器和第二辅助偏振调制器；
[0018]所述第一辅助偏振调制器用于控制可调谐激光器输出光载波的偏振态，所述第二辅助偏振调制器用于控制偏振调制光信号的偏振态。
[0019]进一步的，所述第一辅助偏振调制器设置于可调谐激光器和偏振调制器之间，所述第二辅助偏振调制器设置于偏振调制器和掺铒光纤放大器之间。
[0020]进一步的，所述偏振调制器输出的偏振调制光信号包括
±
1阶光学边带和光载波。
[0021]进一步的，B路光信号包括
±
1阶光学边带，C路光信号包括光载波。
[0022]进一步的，所述第一子调制器和第二子调制器之间的相位差为180
°
。
[0023]第二方面，本专利技术提供了一种八倍频微波信号产生装置的运行方法，所述方法包括：
[0024]可调谐激光器向偏振调制器输出光载波，射频信号源向偏振调制器输出低频参考信号，调节第一辅助偏振调制器使其偏振态与偏振调制器的主轴呈45
°
，调节第二辅助偏振调制器使光载波和
±
1阶光学边带分离并通过掺铒光纤放大器放大输出；
[0025]掺铒光纤放大器将偏振调制光信号放大后向偏振分束器输出，偏振分束器将放大
后的偏振调制光信号分成B路的
±
1阶光学边带和C路的光载波；
[0026]B路的光信号被第一光电探测器探测后产生二倍频微波电信号，经功率放大器放大后加载到双平行马赫曾德尔调制器上；
[0027]C路的光载波进入双平行马赫曾德尔调制器，调节双平行马赫曾德尔调制器上的直流偏置电压，使第一子调制器处于最大工作点，第一子调制器和第二子调制器之间的输出信号相位差为180
°
，双平行马赫曾德尔调制器输出的光信号通过第二光电探测器探测，经光电转换，产生八倍频微波电信号。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种八倍频微波信号产生装置，其特征在于，包括可调谐激光器、射频信号源、偏振调制器、掺铒光纤放大器、偏振分束器、双平行马赫曾德尔调制器、第一光电探测器和第二光电探测器；所述可调谐激光器用于向偏振调制器输出光载波，所述射频信号源用于向偏振调制器输出低频参考信号；所述偏振调制器用于产生偏振调制光信号，并向掺铒光纤放大器输出偏振调制光信号；所述掺铒光纤放大器用于放大偏振调制光信号，并向偏振分束器输出放大后的偏振调制光信号；所述双平行马赫曾德尔调制器包括第一子调制器和第二子调制器；所述偏振分束器用于将放大后的偏振调制光信号分成B、C两路，其中，B路光信号经第一光电探测器的光电转换向第一子调制器输出二倍频微波电信号； C路光信号经分路后传输至双平行马赫曾德尔调制器内并分成上下两支路，其中，上支路光信号传输至第一子调制器，下支路光信号传输至第二子调制器；所述第二光电探测器用于对双平行马赫曾德尔调制器输出的光信号进行光电转换，输出八倍频微波电信号。2.根据权利要求1所述的八倍频微波信号产生装置，其特征在于，还包括功率放大器，所述功率放大器设置于第一光电探测器与双平行马赫曾德尔调制器之间，用于放大第一光电探测器输出的微波电信号。3.根据权利要求1所述的八倍频微波信号产生装置，其特征在于，还包括第一辅助偏振调制器和第二辅助偏振调制器；所述第一辅助偏振调制器用于控制可调谐激光器输出光载波的偏振态，所述第二辅助偏振调制器用于控制偏振调制光信号的偏振态。4.根据权利要求3所述的八倍频微波信号产生装置，其特征在于，所述第一辅助偏振调制器设置于可调谐激光器和偏振调制器之间，所述第二辅助偏振调制器设置于偏振调制器和掺铒光纤放大器之间。5.根据权利要求1所述的八倍频微波信号产生装置，其特征在于，所述偏振调制器输出的偏振调制光信号包括
±
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【专利技术属性】
技术研发人员：李元栋，张晓飞，任长合，赵尚，陈思，邓自力，徐维祯，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军事交通学院镇江校区，
类型：发明
国别省市：