[發明專利]微波光子級聯系統

有效

• 申請號: 201510029448.0
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104597686B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 鄭小平;張國強;張漢一;周炳琨
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及微波技術領域，特別涉及一種微波光子級聯系統。

背景技術

微波光子系統是一種利用光子手段實現微波信號的傳輸和處理的系統。其具有頻率高、帶寬大、抗電磁干擾、傳輸距離遠等特性，已被應用于雷達系統、無線通信、射電天文學等諸多領域。在實際應用中，該系統總是與已有的微波系統級聯使用，或者光子系統在前，或者光子系統在后。

對光子系統的非線性補償，包括電子手段和光子手段。電子手段主要為使用預失真電路對信號產生與光子系統非線性特性相反的非線性，以對實現非線性的補償。然而電子手段雖然較為成熟，但是其應用頻率低，帶寬小，通常只有幾個GHz，無法滿足對于微波頻段甚至毫米波頻段的頻率和帶寬需求。另外，現有的方式著重對調制器的結構或電路進行重新設計，然而這種方式對于系統的升級成本高，應用范圍非常局限，且不具備可重構可編程控制的動態靈活特性，這些技術并沒有針對光子系統與微波系統級聯的系統進行非線性的補償。

而對于微波系統的非線性補償，雖然在電子學領域已比較成熟，包括前饋、反饋、數字預失真、模擬預失真等方式。然而，這些方式仍然受限于電子技術的瓶頸，無法滿足未來對信號帶寬、頻率、線性度改善程度的需求。

綜上所述可知，無論是針對光子系統還是微波系統的非線性補償，均具有其應用的局限性和缺陷，且都只在獨立的系統中實現非線性的補償，而沒有實現光子系統與微波系統級聯系統的非線性補償。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。

為此，本發明需要提供一種微波光子級聯系統。

有鑒于此，本發明的實施例提出一種微波光子級聯系統，包括：級聯的至少一個光子裝置和至少一個微波裝置，其特征在于，所述至少一個光子裝置包括：具有將微波信號變換為光信號的MZM調制器、將光信號變換為電信號的光電探測器、激光器、光放大器、光濾波器的常規光子模塊；以及對所述光信號進行處理，并對所述至少一個光子裝置中的光信號進行補償處理的非線性補償模塊，所述非線性補償模塊對0階邊帶光譜進行功率衰減，并對0階邊帶光譜或±2階邊帶光譜的相位進行移相。

根據本發明實施例的微波光子級聯系統，通過對0階邊帶光譜進行功率衰減，并對0階邊帶光譜或±2階邊帶光譜的相位進行移相，可以實現對光子系統本身非線性以及對微波系統非線性的補償，因此提高了微波系統乃至整個級聯系統的無失真動態范圍。由于光子系統與微波系統屬級聯關系，獨立于微波系統，因此該方法具有升級靈活、適應范圍廣的特點，降低了系統升級的復雜度。本發明具有應用頻率高、帶寬大、調節靈活、可編程控制、可適用于任意結構的光子系統和微波系統等優點

在本發明的一個實施例中，所述至少一個光子裝置位于所述至少一個微波裝置之前，或所述至少一個微波裝置之后。

在本發明的一個實施例中，所述非線性補償模塊對0階邊帶光譜進行功率衰減α_P，并對0階邊帶光譜或±2階邊帶光譜的相位進行移相以操作基頻和IMD3交調失真頻率的幅度和相位，實現非線性補償。

在本發明的一個實施例中，

所述基頻通過如下公式表示，所述公式為，

其中，為光電探測器的響應度，E_D為到達光電探測器的光幅度，為所述MZM調制器偏置點所引起的相位，V_b為所述MZM調制器的偏置電壓，V_π為所述MZM調制器的半波電壓，J_X為X階第一類貝塞爾函數，m_i＝πV_i/2V_π為調制系數，V₁、V₂為光子裝置輸入信號中基頻信號幅度，V₃、V₄為IMD3信號幅度，Ω₁為基頻，t為時間，為常數相移。

在本發明的一個實施例中，

所述IMD3交調失真頻率通過如下公式表示，所述公式為，