[發(fā)明專利]基于級聯(lián)馬赫-曾德爾調(diào)制器的毫米波發(fā)生器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010104844.2
• 申請日: 2010-02-03
• 公開（公告）號: CN101800601A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周平;曹子崢;鄭之偉;陳林;文雙春;范滇元
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: H04B10/12
• 分類號: H04B10/12
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及毫米波發(fā)生器，特別是一種基于級聯(lián)馬赫-曾德爾(以下簡稱為M-Z)調(diào)制器的毫米波發(fā)生器，在光纖鏈路中利用本發(fā)明可得八倍于微波信號源頻率的毫米波。

背景技術(shù)

毫米波是指頻率在30GHz～300GHz的電磁波。毫米波主要有四個(gè)傳播衰減較小的大氣窗口，每個(gè)窗口具有高達(dá)數(shù)十GHz的可用帶寬，這使得毫米波段具有比微波波段更加豐富的頻率資源。毫米波具有頻率高、波束寬、穿透云霧能力強(qiáng)等特點(diǎn)。盡管毫米波在大氣傳輸中易衰減，但在無線通信領(lǐng)域能夠更好的實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用，減小信道間干擾。因此，毫米波在軍事和民用領(lǐng)域內(nèi)均具有重大的應(yīng)用價(jià)值，已經(jīng)在雷達(dá)、制導(dǎo)、通信、電子對抗、遙感和輻射測量等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

毫米波的產(chǎn)生方法分為電學(xué)方法和光學(xué)方法兩大類。電學(xué)毫米波源主要有真空電子器件和固態(tài)功率源。真空電子器件雖然可產(chǎn)生很高的輸出功率，但是制作工藝?yán)щy，器件體積龐大。固態(tài)毫米波振蕩器受到結(jié)電容等電氣性能的影響，調(diào)諧范圍較窄(～10％)，并且幅頻特性差，相位噪聲較高。然而，基于光學(xué)方法的毫米波發(fā)生器相位噪聲低，連續(xù)調(diào)諧范圍可達(dá)90％。光生毫米波技術(shù)成為產(chǎn)生高性能毫米波的有效技術(shù)手段。

光生毫米波的基本原理是基于外部調(diào)制器的非線性響應(yīng)產(chǎn)生多個(gè)頻率邊帶，在接收端由邊帶拍頻得到毫米波信號。這種基于光學(xué)倍頻的毫米波產(chǎn)生技術(shù)，方法簡單，成本低，具有很廣泛的應(yīng)用前景，因而受到了越來越多的關(guān)注。清華大學(xué)張建等人采用兩個(gè)級聯(lián)的單臂M-Z調(diào)制器產(chǎn)生了四倍于初始信號頻率的毫米波(IEEEPHOTONICS?TECHNOLOGY?LETTERS，VOL.19，NO.14，JULY?15，2007?1057)。基于一個(gè)單臂M-Z調(diào)制器，以及利用四波混頻(FWM)非線性效應(yīng)和光域?yàn)V波，可以產(chǎn)生六倍頻的毫米波(JOURNAL?OF?LIGHTWAVE?TECHNOLOGY，VOL.24，NO.1，JANUARY?2006329)。但是這種方法需要很高的泵浦功率(需要高功率EDFA放大)和復(fù)雜的濾波技術(shù)(需要采用兩個(gè)FBG濾波)。北京郵電大學(xué)馬建新等人提出了采用兩個(gè)并聯(lián)的單臂調(diào)制器產(chǎn)生八倍于初始信號頻率的毫米波的方案(JOURNAL?OF?OPTICAL?NETWORKINGVol.7，No.10，2008?837)。但這個(gè)方案要求兩條并聯(lián)支路的光信號幅度完全相等才能獲得需要的毫米波，而實(shí)際上光耦合器很難做到完全對等的分配光功率，而且采用單臂調(diào)制器也存在調(diào)制器啁啾，因而這個(gè)方案實(shí)驗(yàn)上難以實(shí)現(xiàn)。其他光生毫米波的方法還包括直接拍頻雙波長激光器，光鎖相兩個(gè)激光光源，以及諧波注入等技術(shù)，但是這些方法成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)生的毫米波信號相位相干性較差。

由此看來，提出一種簡單可靠的，能產(chǎn)生更高倍頻的毫米波方案，來獲得高性能的高頻毫米波信號是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有光生毫米波方案的不足，提出一種基于級聯(lián)雙臂馬赫-曾德爾調(diào)制器的毫米波發(fā)生器，以獲得八倍于微波信號源頻率的毫米波信號，而且該毫米波發(fā)生器具有頻譜純度高、易于調(diào)諧、結(jié)構(gòu)簡單和穩(wěn)定性高的特點(diǎn)

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種基于級聯(lián)馬赫-曾德爾調(diào)制器的毫米波發(fā)生器，特點(diǎn)在于其構(gòu)成包括泵浦光源、第一雙臂馬赫-曾德爾調(diào)制器、第二雙臂馬赫-曾德爾調(diào)制器、微波信號源、第一移相器、第二移相器、第三移相器、光纖布拉格光柵濾波器、一段光纖、摻鉺光纖放大器、光電探測器和喇叭天線，上述元部件的連接關(guān)系如下：