【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波光子，具体涉及一种基于光子非线性补偿的超宽带大动态接收系统。
技术介绍
1、为了更好地应对日趋复杂的电磁环境和不断涌现的新威胁、新挑战，适应未来高性能信号检测与分析、综合电子干扰与电子攻击等应用，射频装备首先应解决超宽带射频信号的大动态范围传输与感知等问题。传统的电学技术由于“电子瓶颈”的制约，电子系统的频带宽度难以进一步提高，限制了其在现代电子信息中的应用。微波光子技术由于具有带宽宽、体积小、重量轻及抗电磁干扰等优点，近年来受到人们的广泛关注。微波光子技术结合了光信号和微波信号的优点，具有超带宽、低损耗等优势。相比于传统电域接收，微波光子射频接收有以下优点和应用价值：1)超宽带变频，极大降低系统的复杂度，对于卫星通信ku波段(12ghz-14ghz)、ka波段(27ghz-40ghz)研究极具吸引力；2)光纤的引入，相比同轴电缆传输拥有极低的损耗和高速传输，已经应用于光载无线通信(rof)中；3)光信号不会从光纤和光电器件泄露，拥有超高的隔离度，这对于电子侦测系统具有重大意义；4)光子变频技术可以发挥大动态范围的优势，可有效缓解干扰强烈等因素的影响。
2、在微波光子变频链路中，由于光电器件的传输函数不是完全线性的，因此，除了所需的信号外，还会产生其他不需要的频率信号，这些信号就被称为非线性失真。其来源主要是调制器和探测器等有源器件，在外调制链路中，调制器的非线性占主要地位，其固有的非线性特性将导致输出信号中存在失真干扰，从而导致信息的误判。非线性失真主要分为两类：一类是谐波失真，它在只有一个输入信
技术实现思路
1、为解决上述微波光子链路中的非线性失真带来的问题，本专利技术提出一种基于光子非线性补偿的超宽带大动态接收系统及方法。
2、本专利技术的基于光子非线性补偿的超宽带大动态接收系统，包括光载波及光本振产生单元、光子变频单元和数字信号处理单元。
3、进一步地，所述光载波及光本振产生单元，包括激光源、移频器、可调谐微波频综、光滤波器、相位调制器和光放大器。
4、进一步地，所述光子变频单元，包括光子上变频模块和光子下变频模块，所述光子上变频模块的输入端连接至光载波生成，所述光子下变频模块的输入端连接至光本振生成和所述光子上变频模块的输出端。
5、进一步地，所述光子上变频模块，包括双平行马赫-曾德尔电光调制器和光域预失真补偿模块。
6、进一步地，所述光子下变频模块，包括90°光耦合器和基于平衡光电探测器的相干接收器。
7、进一步地，所述双平行马赫-曾德尔电光调制器是一种针对mzm的失真匹配抵消的架构，其工作原理为：
8、对于信号mzm，输入射频信号功分为功率相同的上下两个支路信号，上支路射频信号经过180度相位翻转后驱动上支路，下支路射频信号直接驱动下支路，设上支路的初始外加偏置电压为v11，下支路的初始外加偏置电压为v12，则上下两支路的初始外加电压差为v1＝v11-v12；
9、对于非线性补偿mzm，经衰减后的射频信号功分为相同功率的两支路，上支路射频信号经过180度相位翻转后驱动上支路，下支路射频信号直接驱动下支路，设上支路初始外加偏置电压为v21，下支路初始外加偏置电压为v22，则上下两支路的初始外加电压差为v2＝v21-v22；
10、非线性补偿mzm输出的光在射频信号经过180度相位翻转后与信号mzm输出的光在射频信号合路后与可调谐光本振在光电探测器中拍频，得到非线性补偿后的相干接收中频信号；
11、设输入信号为频率分别为ω1和ω2的射频信号，由射频信号带来的调制电压为vm，则信号mzm上下支路的驱动电压分别为：
12、v11(t)＝vm[cos(ω1t+π)+cos(ω2t+π)]+v11
13、v12(t)＝vm[cos(ω1t)+cos(ω2t)]+v12
14、非线性补偿mzm上下支路的驱动电压分别为：
15、v21(t)＝αvm[cos(ω1t+π)+cos(ω2t+π)]+v21
16、v22(t)＝αvm[cos(ω1t)+cos(ω2t)]+v22
17、令：
18、
19、
20、
21、则上支路mzm输出信号eout1和下支路mzm输出信号eout2分别为：
22、
23、
24、利用贝塞尔函数展开式：
25、
26、
27、
28、
29、将所述双平行马赫-曾德尔电光调制器输出信号表示为：
30、
31、
32、第二支路经过180°相移，与第一支路直接合并，得合并后的输出：
33、eout(t)＝eout1(t)-eout2(t)
34、设：
35、v11＝-v12＝v1/2
36、v21＝-v22＝v2/2
37、则输出信号：
38、
39、其一阶频率ω1分量和2ω1-ω2分量分别为：
40、
41、
42、为使变频系统的三阶交调最小，需寻找基频分量最大，imd3分量最小的解，利用贝塞尔函数在小信号下的近似：
43、
44、γ(n+1)＝n！
45、将输出信号的一阶频率ω1分量和2ω1-ω2分量简化为：
46、
47、
48、本专利技术提出的基于光子非线性补偿的超宽带大动态接收系统总体上采用相干光子变频架构，相干探测可以提高接收机的灵敏度和变频质量，并且相干探测本身具有滤波作用，可避免使用大带宽、高损耗的光滤波器。相干探测与超宽带可调谐光本振产生相结合，通过基于光子线性化的预失真补偿，获得提升接收前端线性度的有效途径，使接收系统具备超宽带、大动态、低失真的特点。
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1.一种基于光子非线性补偿的超宽带大动态接收系统，其特征在于，包括光载波及光本振产生单元、光子变频单元和数字信号处理单元。
2.根据权利要求1所述的基于光子非线性补偿的超宽带大动态接收系统，其特征在于，所述光载波及光本振产生单元，包括激光源、移频器、可调谐微波频综、光滤波器、相位调制器和光放大器。
3.根据权利要求1所述的基于光子非线性补偿的超宽带大动态接收系统，其特征在于，所述光子变频单元，包括光子上变频模块和光子下变频模块，所述光子上变频模块的输入端连接至光载波生成，所述光子下变频模块的输入端连接至光本振生成和所述光子上变频模块的输出端。
4.根据权利要求1所述的基于光子非线性补偿的超宽带大动态接收系统，其特征在于，所述光子上变频模块，包括双平行马赫-曾德尔电光调制器(DPMZM)和光域预失真补偿模块。
5.根据权利要求1所述的基于光子非线性补偿的超宽带大动态接收系统，其特征在于，所述光子下变频模块，包括90°光耦合器和基于平衡光电探测器的相干接收器。
6.根据权利要求4所述的基于光子非线性补偿的超宽带大动态接收系统
...【技术特征摘要】
1.一种基于光子非线性补偿的超宽带大动态接收系统，其特征在于，包括光载波及光本振产生单元、光子变频单元和数字信号处理单元。
2.根据权利要求1所述的基于光子非线性补偿的超宽带大动态接收系统，其特征在于，所述光载波及光本振产生单元，包括激光源、移频器、可调谐微波频综、光滤波器、相位调制器和光放大器。
3.根据权利要求1所述的基于光子非线性补偿的超宽带大动态接收系统，其特征在于，所述光子变频单元，包括光子上变频模块和光子下变频模块，所述光子上变频模块的输入端连接至光载波生成，所述光子下变频模块的输入端连接至光本振生成和所...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘乃金，梁启军，高光宇，赵强，袁帅，闫翔，高阳特，苏蔚峰，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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