基于微波光子鉴相的二相位编码信号载波同步方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于微波光子鉴相的二相位编码信号载波同步方法。将二相位编码信号与一压控振荡器的输出信号进行混频产生混频信号；提取混频信号中的下变频信号并对其进行平方律检波，得到一单频信号；使用微波光子鉴相方法获取该单频信号与输入光脉冲之间的相位差信号，并以该相位差信号作为反馈信号对所述压控振荡器进行反馈控制，从而实现所述二相位编码信号的载波同步。本发明专利技术还公开了一种基于微波光子鉴相的二相位编码信号载波同步装置。相比现有技术，本发明专利技术技术方案具有载波同步精度高，结构简单，实现成本低的优点。实现成本低的优点。实现成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于微波光子鉴相的二相位编码信号载波同步方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种载波同步方法，尤其涉及一种二相位编码信号载波同步方法，属于微波光子


技术介绍

[0002]二相位编码信号作为一种常见的扩频信号，具有良好的脉冲压缩特性，可以同时兼顾距离分辨率和作用距离。然而二相位编码信号容易受到多普勒效应影响，从而降低脉冲压缩后信号的主副瓣比，并且随着载波频率变大，对多普勒效应更加敏感。然而传统的多普勒补偿方法都是基于电子学方法以及经过模数转换在数字域进行处理，对于模拟域的电子学方法，难以实现高精度的载波，对于数字域处理方法而言可以稳定的实现载波同步，但是随着信号带宽增大，对模数转换提出来更高的要求，并且对于大带宽信号会使得该方案的处理延时增大。为了解决以上的问题研究人员提出基于光子学方法的载波同步方案，可以对高频大带宽的信号实现载波同步。
[0003]针对基于光子学方法的载波同步，国内外一些课题组进行了大量的研究。在2015年，Nandakumar Nambath等人提出了一种基于光子学方案的相干接收机(Nambath N,Raveendranath R K,Banerjee D,et al.Analog domain signal processing
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based low
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power 100
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Gb/s DP
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QPSK receiver[J].Journal of Lightwave Technology,2015,33(15):3189
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3197.)。将于微波信号调制到光信号上，利用光子学混频技术得到正交信号，这种方法可以减少相干接收机的功耗、尺寸和成本。在2021年，Shalabh Gupta等人提出了一种基于光子学方案的科斯塔斯环(Ashok R,Naaz S,Kamran R,et al.Analog domain carrier phase synchronization in coherent homodyne data center interconnects[J].Journal of Lightwave Technology,2021,39(19):6204
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6214.)，实现了全模拟域的信号处理，该方案与数字信号处理的方案相比，可以有效降低延时，但是该方案的载波同步精度有限。
[0004]目前已有的基于光子学的模拟域载波同步方案都是基于电子域原有方案经过电光调制后在光域实现的，对于电子学方案中的一些缺陷，比如对于正交混频信号两个支路延时匹配等问题依然存在于光子学方法，因此亟需一种新的载波同步方案来解决这些问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种基于微波光子鉴相的二相位编码信号载波同步方法，具有载波同步精度高，结构简单，实现成本低的优点。
[0006]本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0007]基于微波光子鉴相的二相位编码信号载波同步方法，将二相位编码信号与一压控振荡器的输出信号进行混频产生混频信号；提取混频信号中的下变频信号并对其进行平方律检波，得到一单频信号；使用微波光子鉴相方法获取该单频信号与输入光脉冲之间的相
位差信号，并以该相位差信号作为反馈信号对所述压控振荡器进行反馈控制，从而实现所述二相位编码信号的载波同步。
[0008]优选地，所述微波光子鉴相方法具体如下：将所述单频信号分为两路，分别作为双平行双驱动马赫曾德尔调制器中的两个子调制器的驱动信号对输入光脉冲进行调制，两个子调制器均工作在推挽模式且偏置相位分别为0和90
°
，用低速光电探测器对双平行双驱动马赫曾德尔调制器的输出调制光信号进行拍频，即得到所述相位差信号。
[0009]优选地，使用PI控制器对所述压控振荡器进行反馈控制。
[0010]基于同一专利技术构思还可以得到以下技术方案：
[0011]基于微波光子鉴相的二相位编码信号载波同步装置，包括：
[0012]混频器，用于将二相位编码信号与一压控振荡器的输出信号进行混频产生混频信号；
[0013]滤波器，用于提取混频信号中的下变频信号；
[0014]平方律检波器，用于对所述下变频信号进行平方律检波，得到一单频信号；微波光子鉴相器，用于获取该单频信号与输入光脉冲之间的相位差信号；
[0015]伺服系统，用于以该相位差信号作为反馈信号对所述压控振荡器进行反馈控制，从而实现所述二相位编码信号的载波同步。
[0016]优选地，所述微波光子鉴相器包括：
[0017]功分器，用于将所述单频信号分为两路；
[0018]双平行双驱动马赫曾德尔调制器，用于以功分器所分出的两路单频信号作为其两个子调制器的驱动信号对输入光脉冲进行调制，其两个子调制器均工作在推挽模式且偏置相位分别为0和90
°
；
[0019]低速光电探测器，用于对双平行双驱动马赫曾德尔调制器的输出调制光信号进行拍频，输出所述相位差信号。
[0020]优选地，所述伺服系统为PI控制器。
[0021]相比现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果：
[0022]本专利技术突破了传统电域载波同步的带宽限制，利用光脉冲的超窄脉宽特性，提高了载波同步性能；本专利技术实现了一种新的载波同步方案，将宽带的相位编码信号转化成单频信号，从而和与飞秒脉冲的某个谐波进行锁定，实现载波同步。
附图说明
[0023]图1为为本专利技术二相位编码信号载波同步装置的结构原理示意图；
[0024]图2为本专利技术二相位编码信号载波同步装置一个优选实施例的结构示意图；
[0025]图3为输入到微波光子鉴相器的微波信号与飞秒激光脉冲之间的时域关系示意图。
具体实施方式
[0026]针对现有技术不足，本专利技术的解决思路是将接收到的二相位编码信号变换成单频信号，并通过微波光子鉴相器将该单频信号与光脉冲进行锁定，从而实现二相位编码信号的载波同步。
[0027]本专利技术所提出的基于微波光子鉴相的二相位编码信号载波同步装置，其基本结构如图1所示，包括：
[0028]混频器，用于将二相位编码信号与一压控振荡器的输出信号进行混频产生混频信号；
[0029]滤波器，用于提取混频信号中的下变频信号；
[0030]平方律检波器，用于对所述下变频信号进行平方律检波，得到一单频信号；微波光子鉴相器，用于获取该单频信号与输入光脉冲之间的相位差信号；
[0031]伺服系统，用于以该相位差信号作为反馈信号对所述压控振荡器进行反馈控制，从而实现所述二相位编码信号的载波同步。
[0032]上述技术方案中的微波光子鉴相器可以采用现有的各种微波光子鉴相方案，例如Wei J等人提出的基于偏振调制器的直通型微波光子鉴相器(Wei J,Zhang S,Kim J,et al.Compa本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于微波光子鉴相的二相位编码信号载波同步方法，其特征在于，将二相位编码信号与一压控振荡器的输出信号进行混频产生混频信号；提取混频信号中的下变频信号并对其进行平方律检波，得到一单频信号；使用微波光子鉴相方法获取该单频信号与输入光脉冲之间的相位差信号，并以该相位差信号作为反馈信号对所述压控振荡器进行反馈控制，从而实现所述二相位编码信号的载波同步。2.如权利要求1所述基于微波光子鉴相的二相位编码信号载波同步方法，其特征在于，所述微波光子鉴相方法具体如下：将所述单频信号分为两路，分别作为双平行双驱动马赫曾德尔调制器中的两个子调制器的驱动信号对输入光脉冲进行调制，两个子调制器均工作在推挽模式且偏置相位分别为0和90
°
，用低速光电探测器对双平行双驱动马赫曾德尔调制器的输出调制光信号进行拍频，即得到所述相位差信号。3.如权利要求1所述基于微波光子鉴相的二相位编码信号载波同步方法，其特征在于，使用PI控制器对所述压控振荡器进行反馈控制。4.基于微波光子鉴相的二相位编码信号载波同步装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚梅，高鹏辉，潘时龙，邵琨麟，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：