[發(fā)明專利]一種超低相位噪聲的寬帶射頻信號源的獲取方法

有效

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• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103872553B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 趙建業(yè);冷鑒霄;吳久濤;張瑤林
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙)11360
• 代理人: 蘇愛華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射頻信號技術(shù)，尤其涉及一種超低相位噪聲的寬帶射頻信號源的獲取方法。

背景技術(shù)

近幾年，基于鎖模激光器（MLLS）產(chǎn)生光梳（OFC）的研究，吸引了相當多人的關(guān)注。光梳是一種光譜是離散的，且不同分量之間間隔相等的光源。光梳可以生成定時抖動很小的飛秒級的脈沖序列。光梳是一個非常有用的工具，它可以使基準射頻信號與光頻聯(lián)系起來，因此正被廣泛地應用于各種領(lǐng)域，例如，頻率測量，時序分布，光通信和光學時鐘。

光梳的應用中，最具挑戰(zhàn)性的課題之一，是用光梳來實現(xiàn)以很低的相噪傳輸并提取一個高穩(wěn)的微波信號。高穩(wěn)的微波源可以提高雷達系統(tǒng)的性能，提高甚長基線干涉測量檢測的分辨率，以及提高頻率合成的精度。作為最純凈的微波源，光梳有許多諧波，這些諧波分量的短期相位噪聲都很低。

很多同步方案都使用鎖模激光器產(chǎn)生的脈沖序列來同步電振蕩器（electronic?oscillator），以實現(xiàn)超穩(wěn)的微波傳輸。現(xiàn)有技術(shù)一般采用壓控振蕩器，但其具有較高的相位噪聲，在一些應用中受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種超低相位噪聲的寬帶射頻信號的獲取方法，使一個寬帶頻率可調(diào)的光電振蕩器（OEO）與光梳在不同諧波頻率上同步，以此來產(chǎn)生高穩(wěn)定低相噪的微波信號。具有長延遲光纖連接的光電振蕩器（OEO）可以在載波頻率很高的情況下產(chǎn)生高純度的微波，并且具有同樣的低相位噪聲。由于在任何頻率的相位噪聲都很低，OEO可以取代大部分的電子振蕩器，得到超穩(wěn)的微波源，特別是在幾個Ghz或幾十Ghz的高頻帶。

本發(fā)明的技術(shù)方案是使頻率穩(wěn)定的OFC與OEO同步，而不是與壓控振蕩器（VCO）同步。這種同步方法可以提取高穩(wěn)和寬帶的射頻信號，同時具有非常低的相位噪聲。本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟：

1.1）使用一個基于摻鉺光纖的OFC，該OFC穩(wěn)定到一個H-master時鐘，由此產(chǎn)生脈沖串；

1.2）OFC產(chǎn)生的信號被分成兩部分，分別作用于兩個獨立的光學相位檢測器。

1.3）從OEO得到的射頻信號也被分成兩部分，從OFC得到的兩部分信號與從OEO得到的兩部分信號分別進行鑒相，產(chǎn)生兩個相位誤差信號；

1.4）上述兩個相位誤差信號其中的一個被低通濾波、放大和PID處理，反饋到OEO的電壓偏置端，以10kHz的鎖定帶寬對OEO進行鎖定，由此獲得超低相位噪聲的寬帶射頻信號。

在本發(fā)明的一個實施例中，上述超低相位噪聲的寬帶射頻信號的獲取方法的步驟1.1）基于摻鉺光纖的OFC的基本重復率為144.5兆赫，該OFC穩(wěn)定到一個H-master時鐘后產(chǎn)生約35毫瓦的脈沖串。步驟1.3）中從OEO得到的射頻信號被分成兩部分后均先放大到約16dBm。步驟1.5）兩個相位誤差信號中的另一個相位誤差信號被發(fā)送給一個信號分析器和一個用于環(huán)外測量的數(shù)據(jù)記錄器。

上述方法中，可調(diào)諧的OEO可以鎖定到OFC的任意諧波分量上，OEO的頻率范圍為2Ghz～4Ghz。OEO獲取射頻信號的方法包括如下步驟：

5.1）先由分布式反饋（DFB）激光器產(chǎn)生光信號，該光信號具有1545nm～1555nm的可調(diào)波長，功耗為約10mw，該光信號被傳送至光電調(diào)制模塊（EOM），與OEO反饋回來的射頻信號進行幅度調(diào)制；

5.2）EOM產(chǎn)生的調(diào)制光波，射入500米長的色散漸減光纖（DDF）；

5.3）在色散漸減光纖的末端，用一個快速的PIN光檢測器將調(diào)制后的光轉(zhuǎn)換為具有一系列模式的射頻信號；

5.4）射頻信號先用低噪放大器放大，再經(jīng)過兩個可調(diào)的帶通濾波器，通過調(diào)整帶寬，使兩個濾波器達到高Q值；當兩個濾波器的帶寬足夠窄，只容許步驟5.3)中的射頻信號的一個一階模式通過時，即得到很純凈的射頻信號；

5.5）上述經(jīng)濾波的射頻信號通過一個高增益放大器放大，然后用電子耦合器將功率按90:10的比例把信號分成兩部分；其中功率較高的部分被反饋到5.1）中的EOM，功率為約3dBm的低功率部分作為標準射頻信號輸出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的射頻信號的獲取方法具有寬帶和低噪兩個優(yōu)點，其頻率范圍為2Ghz～4Ghz，頻率穩(wěn)定度達到2.2×10^-18/10000s。

附圖說明

圖1為本發(fā)明獲取超低相位噪聲的寬帶射頻信號的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為0E0的獲取示意圖。

具體實施方式