[發(fā)明專利]一種用于高頻窄帶信號(hào)的光下變頻方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510062358.1
• 申請(qǐng)日: 2015-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN104683035B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱曉琪;陳章淵;朱立新;陳菲雅;徐永馳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/54
• 分類號(hào): H04B10/54
• 代理公司: 北京君尚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11200
• 代理人: 司立彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于高頻窄帶信號(hào)的光下變頻方法及系統(tǒng)。通過一個(gè)馬赫-曾德爾調(diào)制器將本振信號(hào)和射頻信號(hào)調(diào)制在光上，再通過光電檢測(cè)實(shí)現(xiàn)下變頻，屬于微波光子學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微波光子學(xué)主要研究微波信號(hào)與光信號(hào)之間的相互作用，與傳統(tǒng)的微波系統(tǒng)相比具有體積小、重量輕、成本低、不受電磁干擾、非線性性能好、應(yīng)用帶寬大等優(yōu)點(diǎn)，在寬帶無線通信、雷達(dá)系統(tǒng)、電子對(duì)抗等領(lǐng)域有深入應(yīng)用。光下變頻技術(shù)是寬帶大動(dòng)態(tài)范圍微波光子系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)方案包括級(jí)聯(lián)兩個(gè)調(diào)制器，或者并聯(lián)兩個(gè)調(diào)制器，或者使用四波混頻的方案。

以下是一些已有的光下變頻技術(shù)：

[1]方案1，如圖1是浙江大學(xué)申請(qǐng)的公開專利，公開號(hào)為CN 1835422A。該方案分別在兩個(gè)級(jí)聯(lián)的馬赫-曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器上調(diào)制本振和射頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)下變頻。

[2]方案2，如圖2是北京郵電大學(xué)申請(qǐng)的公開專利，公開號(hào)為CN 102324892 A。該方案利用一個(gè)雙平行強(qiáng)度調(diào)制器，在兩路光波導(dǎo)上分別加入射頻和本振信號(hào)，然后合為一路，用光電探測(cè)器檢測(cè)下變頻信號(hào)。

[3]方案3，如圖3是浙江大學(xué)申請(qǐng)的公開專利，公開號(hào)為CN 1835424A。是一種基于布里淵散射的微波光子混頻方法。

現(xiàn)有傳統(tǒng)的下變頻方案一般需要級(jí)聯(lián)或者并聯(lián)兩個(gè)馬赫-曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器，使得方案的成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本方案適用于Q波段以上高頻窄帶信號(hào)的下變頻。本方案只用了一個(gè)馬赫-曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器，降低了下變頻系統(tǒng)的成本。本方案適用于射頻信號(hào)帶寬同時(shí)小于射頻信號(hào)頻率和本振信號(hào)頻率的情況，否則會(huì)帶來下變頻信號(hào)性能的嚴(yán)重惡化。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種用于高頻窄帶信號(hào)的光下變頻方法，其步驟為：

1)將射頻信號(hào)和本振信號(hào)合波后輸入光調(diào)制器，對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；

2)將調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行濾波，將載波輸出到一第一光電檢測(cè)器檢波后，經(jīng)一自動(dòng)偏置控

制器輸入到所述光調(diào)制器的偏置控制端，從而將所述光調(diào)制器偏置控制在載波抑制點(diǎn)；

將其余光信號(hào)經(jīng)一第二光電檢測(cè)器檢波后輸入到濾波器進(jìn)行濾波，得到下變頻信號(hào)；

其中，射頻信號(hào)帶寬同時(shí)小于射頻信號(hào)頻率和本振信號(hào)頻率。

進(jìn)一步的，所述步驟2)中，通過一波長(zhǎng)選擇開關(guān)對(duì)調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行濾波，所述波長(zhǎng)選擇開關(guān)包括一環(huán)形器和一光柵，其中所述環(huán)形器的第一端口端與所述光調(diào)制器的信號(hào)輸出端連接，所述環(huán)形器的第二端口與所述光柵連接、第三端口與所述第一光電檢測(cè)器連接；所述光柵的另一端與所述第二光電檢測(cè)器連接；所述第一端口、第二端口、第三端口為按所述環(huán)形器的信號(hào)傳輸方向順序排列的三個(gè)端口；所述光柵的反射波長(zhǎng)為所述激光光源的波長(zhǎng)。

進(jìn)一步的，所述第二光電檢測(cè)器經(jīng)一放大器與所述濾波器連接。

進(jìn)一步的，所述光柵為光纖光柵，所述環(huán)形器為三端口光纖環(huán)形器；所述濾波器為電濾波器；所述光調(diào)制器為馬赫-曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器。

一種用于高頻窄帶信號(hào)的光下變頻系統(tǒng)，其特征在于，包括一光調(diào)制器，其信號(hào)輸入端與一激光光源輸出端連接、信號(hào)輸出端與一波長(zhǎng)選擇開關(guān)的輸入端連接，所述波長(zhǎng)選擇開關(guān)的載波輸出端經(jīng)一第一光電檢測(cè)器與一自動(dòng)偏置控制器輸入端連接、信號(hào)輸出端經(jīng)一第二光電檢測(cè)器與一濾波器連接，所述光調(diào)制器的射頻輸入端與一合波器輸出端連接、偏置控制端與所述自動(dòng)偏置控制器輸出端連接，所述合波器的一輸入端與一射頻信號(hào)輸出端連接、另一輸入端與一本振信號(hào)輸出端連接；其中，射頻信號(hào)的帶寬同時(shí)小于射頻信號(hào)的頻率、本振信號(hào)的頻率。

進(jìn)一步的，所述波長(zhǎng)選擇開關(guān)包括一環(huán)形器和一光柵，其中所述環(huán)形器的第一端口端與所述光調(diào)制器的信號(hào)輸出端連接，所述環(huán)形器的第二端口與所述光柵連接、第三端口與所述第一光電檢測(cè)器連接；所述光柵的另一端與所述第二光電檢測(cè)器連接；所述第一端口、第二端口、第三端口為按所述環(huán)形器的信號(hào)傳輸方向順序排列的三個(gè)端口；所述光柵的反射波長(zhǎng)為所述激光光源的波長(zhǎng)。

進(jìn)一步的，所述光柵為光纖光柵，所述環(huán)形器為三端口光纖環(huán)形器。

進(jìn)一步的，所述第二光電檢測(cè)器經(jīng)一放大器與所述濾波器連接。

進(jìn)一步的，所述合波器為電合波器，所述濾波器為電濾波器；所述光調(diào)制器為馬赫-曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果：

1、只用了一個(gè)馬赫-曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器，節(jié)約了系統(tǒng)的成本。

2、只用了一個(gè)馬赫-曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器，在不外加放大器的情況下，比調(diào)制器串聯(lián)的下變頻方案有更高的變頻效率。