[發明專利]基于雙臂電光外調制的變頻系統及使用方法

有效

• 申請號: 201310395430.3
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103457668A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 代豐羽;朱少林;尹怡輝;王景國
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十四研究所
• 主分類號: H04B10/516
• 分類號: H04B10/516;G02F1/01
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

技術領域

本發明涉及微波光子技術領域，具體為一種基于雙臂電光調制的變頻系統及使用方法。

背景技術

長期以來，主要利用電子器件的非線性效應進行微波頻率的上下變頻。隨著微波技術的發展，微波工作頻率不斷提高，現已達到Ka波段（波長11.11-7.50mm的電磁波）、毫米波段（波長為10～1mm的電磁波）。利用傳統的方法進行微波頻率的變頻，出現了技術難度大、信號質量較差和環境適應能力較弱等問題。

隨著微波光子技術的不斷發展，為微波頻率的混頻提供了另一種選擇：即不斷成熟的電光模擬調制技術。特別是基于鈮酸鋰（LiNbO3）的馬赫曾德爾調制器（MZM）的出現，實現了Ka波段、毫米波段信號（甚至是太赫茲信號）的基于微波光子的高質量、環境適應性強和大動態范圍的上下變頻。

目前，微波光子技術實現微波信號混頻主要是采用兩級調制法：先將本振信號調制到光載波上形成RoF（radio-over-fiber）光載微波信號；然后，將需變頻的微波信號也調制到RoF信號作為副載波調制信號；隨后，通過光電探測器將光信號轉換為含有各種頻率成分的電信號；最后，通過電域的濾波選頻和功率放大得到所需的上下變頻信號。而且現有的基于兩級電光調制的所得的微波光譜中不但含有微波信號（RF_in）、本振信號和本振的3次諧波信號，而且還含有光載波信號、本振信號與微波信號的和頻信號、本振信號與微波信號的差頻信號等干擾信號。

現有的利用多級倍頻的電子電路產生微波、毫米波信號來進行混頻的方案實現復雜，并且成本較高，此外，在很多應用領域，微波和毫米波的產生需要分布在遠端單元，由于電傳輸線（如同軸電纜等）的損耗大，因此微波和毫米波在遠端的電域產生然后再傳輸返回不切實際。

目前的光域混頻技術采用光注入鎖模、光鎖相環、光注入鎖相、基于強度調制和基于相位調制等方法實現，但這些光域混頻方法存在輸入微波動態范圍小、輸出微波功率低、微波接收靈敏度低、系統穩定性差、可靠性低和噪聲系數大等問題，難以在實際中應用。

發明內容

本發明的目的是公開一種基于雙臂電光調制的變頻系統，雙臂電光外調制器為主要器件,配以偏置電壓控制電路,光電探測器和選頻放大電路,適當調制雙臂電光外調制器的偏置電壓,進入兩臂的光源的光載波信號被輸入兩臂的微波信號和微波本振信號分別調制形成兩路光載微波信號,兩路光載微波信號疊加為雙臂電光外調制器輸出的光載微波信號,經光電探測器轉換為電信號，選頻功率放大得到所需的上下變頻信號。

本發明的另一目的是公開上述基于雙臂電光調制的變頻系統的使用方法，當輸入射頻微波信號時，可下變頻得到中頻微波信號，當輸入中頻微波信號時，可上變頻得到射頻微波信號，還可以對本振信號進行光倍頻，得到高頻的本振信號。

本發明設計的基于雙臂電光調制的變頻系統，包括雙臂電光外調制器、偏置電壓控制電路、光電探測器和選頻放大電路；偏置電壓控制電路的偏置電壓分別接入雙臂電光外調制器兩個臂的電極，雙臂電光外調制器的輸出端連接光探測器，光探測器輸出的電信號接入選頻放大電路，選頻放大電路的輸出端為本變頻系統的輸出端。

本變頻系統還有反饋裝置，雙臂電光外調制器的輸出端連接分光器，分光器的一個輸出端連接光探測器，另一個輸出端接入微波光子濾波器，微波光子濾波器輸出的電信號接入偏置電壓控制電路，作為反饋信號控制其輸出的偏置電壓值保持為最佳工作點。

本基于雙臂電光調制的變頻系統可以前后兩級連接，前級基于雙臂電光調制的變頻系統本振信號輸入雙臂電光外調制器的光輸入端，射頻微波信號輸入兩臂，輸出光倍頻的本振信號；后級基于雙臂電光調制的變頻系統中，光載波信號輸入雙臂電光外調制器的光輸入端，前級輸出的光倍頻的本振信號輸入一臂、射頻或中頻微波信號輸入另一臂，輸出變頻的中頻或射頻微波信號。

本發明基于雙臂電光調制的變頻系統使用方法如下：