[發(fā)明專利]基于光電振蕩器的弱信號(hào)探測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410232368.0
• 申請(qǐng)日: 2014-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN103983846A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝倩;喻松;蔣天煒;李健;李丹;葉新萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R23/02
• 分類號(hào): G01R23/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波光子學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光電振蕩器的弱信號(hào)探測(cè)方法。

背景技術(shù)

探測(cè)弱信號(hào)在很多民用和軍事系統(tǒng)中有很多應(yīng)用。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，雷達(dá)在信息獲取和精確制導(dǎo)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，對(duì)截獲的雷達(dá)信號(hào)頻率進(jìn)行高精度的測(cè)量，一直是研究的熱點(diǎn)。

傳統(tǒng)的瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)采用電子學(xué)的方法，可以提供0.5-18GHZ的頻率測(cè)試(靈敏度不高于-50dBm)。近年來(lái)，電子戰(zhàn)系統(tǒng)中，毫米波段(0.5-40GHz)的信號(hào)已投入使用，傳統(tǒng)的探測(cè)手段難以實(shí)現(xiàn)如此巨大的寬帶操作，微波光子技術(shù)為瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)性能的提升和改進(jìn)提供了可能。

瞬時(shí)測(cè)頻，是指對(duì)信號(hào)載波頻率的“快速”測(cè)量。‘快速’是指在測(cè)頻誤差倒數(shù)數(shù)量級(jí)上的是時(shí)間段上的測(cè)量。頻率測(cè)量方案可以分為：將待測(cè)頻率轉(zhuǎn)化為幅度來(lái)測(cè)量、將頻率轉(zhuǎn)化為時(shí)間來(lái)測(cè)量，最近出現(xiàn)的一種新的頻率測(cè)量方案是利用光電振蕩器進(jìn)行頻率測(cè)量。

將微波頻率映射為幅度的測(cè)頻原理是利用波的干涉(或相干)原理將頻率測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)幅度或者電壓的測(cè)量。通過構(gòu)建微波頻率與功率的函數(shù)關(guān)系，然后通過光電探測(cè)出的電信號(hào)進(jìn)行處理，最后獲得頻率信息。

頻率-時(shí)域映射的測(cè)量機(jī)制,原理是利用色散，即不同頻率的光載色散介質(zhì)中的傳播速度也不同的原理，是探測(cè)到的電信號(hào)根據(jù)輸入光頻的不同產(chǎn)生不同的上升沿，判決這些上升沿就可以得到待測(cè)的微波頻率。

本專利通過調(diào)節(jié)MZ調(diào)制器的偏置點(diǎn)用光電振蕩器實(shí)現(xiàn)兩套互補(bǔ)模式頻率的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)例解決的技術(shù)問題是提供一種基于光電振蕩器的弱信號(hào)探測(cè)方法，通過改變MZ調(diào)制器的偏置點(diǎn)用光電振蕩器實(shí)現(xiàn)兩套互補(bǔ)模式頻率的測(cè)量。當(dāng)MZ調(diào)制器偏置在0V和V_π時(shí)，光電振蕩器的振蕩模式是兩套互補(bǔ)的模式。這樣可探測(cè)的頻率會(huì)加倍。

本發(fā)明是通過對(duì)光電振蕩器原理的充分應(yīng)用，通過調(diào)節(jié)MZ調(diào)制器的偏置點(diǎn)可以改變光電振蕩器的振蕩模式，將光電振蕩器的這種特性應(yīng)用于弱信號(hào)的探測(cè)，可以探測(cè)更多頻率的弱信號(hào)探測(cè)，可探測(cè)的弱信號(hào)的靈敏度達(dá)到-78dBm

本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)過程中，具體包括：

根據(jù)本發(fā)明，基于光電振蕩器的弱信號(hào)探測(cè)的結(jié)構(gòu)主要是連續(xù)激光器產(chǎn)生光信號(hào)經(jīng)過電光調(diào)制器后再經(jīng)過一段光纖傳輸后進(jìn)入光電探測(cè)器，光電探測(cè)器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后再經(jīng)過放大后反饋給調(diào)制器的電輸入端。

根據(jù)本發(fā)明，基于光電振蕩器的弱信號(hào)探測(cè)的光電振蕩器區(qū)別于傳統(tǒng)的光電振蕩器，因?yàn)榇苏袷幤鳑]有使用帶通濾波器，光電振蕩器的振蕩模式不是只有一個(gè)振蕩模式，會(huì)有很多振蕩模式，這樣注入信號(hào)的頻率等于或接近光電振蕩器的振蕩的頻率時(shí)，就會(huì)被注入鎖定，注入的信號(hào)也被光電振蕩器注入鎖定。注入鎖定的外部注入信號(hào)通過光電振蕩器后被放大，這樣能夠提高系統(tǒng)探測(cè)弱信號(hào)的靈敏度。

附圖說明

結(jié)合描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例的附圖，根據(jù)以下對(duì)本發(fā)明的各發(fā)明的詳細(xì)描述，將更易于理解本發(fā)明的這些和其它特征，其中：

圖1示意性示出了傳統(tǒng)光電振蕩器的基本結(jié)構(gòu)；

圖2示意性示出了多模光電振蕩器的基本結(jié)構(gòu)；

圖3示意性示出了多模光電振蕩器的注入鎖定過程；

圖4示意性示出了光電振蕩器兩套互補(bǔ)的振蕩模式；

圖5給出了光電振蕩器的頻率探測(cè)范圍；

圖6給出了光電振蕩器的輸入靈敏度圖；

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖1示意性示出了傳統(tǒng)光電振蕩器的基本結(jié)構(gòu)。連續(xù)激光器產(chǎn)生光信號(hào)經(jīng)過電光調(diào)制器后再經(jīng)過一段光纖傳輸后進(jìn)入光電探測(cè)器，光電探測(cè)器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后再經(jīng)過放大濾波后反饋給調(diào)制器的電輸入端。光電振蕩器的可以振蕩的模式有很多種，通過濾波器的濾波作用可以只有一種模式頻率振蕩。

圖2示意性示出了多模光電振蕩器基本結(jié)構(gòu)。和傳統(tǒng)的光電振蕩器相比連續(xù)激光器輸出的光信號(hào)經(jīng)電光調(diào)制、EDFA放大、光纖傳輸后進(jìn)入光電探測(cè)器，光電探測(cè)器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后再經(jīng)過電上的放大后反饋給調(diào)制器的電輸入端。多模光電振蕩器因?yàn)闆]有使用濾波器，振蕩模式不只是單一的振蕩模式。

圖3示意性示出了多模光電振蕩器的注入鎖定過程。注入鎖定過程是將一個(gè)基準(zhǔn)參考信號(hào)做入到被鎖振蕩器時(shí)，被鎖振蕩器的振蕩頻率被穩(wěn)定在注入信號(hào)頻率之上，即與該信號(hào)同步，而振蕩信號(hào)的相位和基準(zhǔn)參考信號(hào)的相位之差保持恒定。這種現(xiàn)象叫稱為注入鎖定。

圖4示意性示出了光電振蕩器兩套互補(bǔ)的振蕩模式。假設(shè)引起光電振蕩器振蕩的噪聲信號(hào)為Vin(t)，MZ調(diào)制器的輸出功率為