[發(fā)明專利]一種線性調(diào)頻信號微波光子倍頻方法及其裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610024082.2
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105676206A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李軒;趙尚弘;李勇軍;朱子行
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責(zé)任公司 61202
• 代理人: 劉華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波光子信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種線性調(diào)頻信號微波 光子倍頻方法及裝置。

背景技術(shù)

線性調(diào)頻信號是最為常用的雷達信號形式之一，它具有大的時寬帶寬積， 可以同時提高雷達距離和速度兩方面的測量精度和分辨力，另一方面，線性調(diào) 頻信號具有優(yōu)良的脈沖壓縮特性，可以同時提高雷達的作用距離和測量精度。 隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，對雷達設(shè)備的精度和分辨力要求越來越高，尤其在軍事 斗爭領(lǐng)域，急需提高雷達的精確探測、定位、成像等能力，因此線性調(diào)頻信號 需要具有更寬的帶寬。超寬帶線性調(diào)頻信號的產(chǎn)生是新一代高性能雷達的基礎(chǔ) 和關(guān)鍵技術(shù)之一，具有廣泛的軍事應(yīng)用和民用前景。

融合了微波技術(shù)和光子技術(shù)優(yōu)勢的微波光子技術(shù)在微波毫米波信號的產(chǎn) 生、傳輸和處理等方面得到了廣泛應(yīng)用。利用微波光子技術(shù)產(chǎn)生雷達信號，可 以克服“電子瓶頸”對信號帶寬和載頻的限制，為雷達系統(tǒng)提供超寬帶、高性 能的信號源，從而賦予雷達更加蓬勃的生命力，并有望改變雷達體制。

利用微波光子技術(shù)產(chǎn)生線性調(diào)頻信號受到了國內(nèi)外科研機構(gòu)的廣泛研究， 其中基于光學(xué)微波倍頻的方法具有技術(shù)成熟、便于應(yīng)用的優(yōu)點，且電光調(diào)制器 帶寬寬、響應(yīng)平坦，可以克服電學(xué)倍頻過程中“電子瓶頸”對信號帶寬和頻率 的限制，進一步對寬譜線性調(diào)頻信號進行帶寬擴展和頻率提升，產(chǎn)生超寬帶線 性調(diào)頻信號。1)A.Kanno,S.Honda,R.Yamanaka,“Ultrafastandbroadband frequencychirpsignalgenerationusingahigh-extinction-ratiooptical modulator”,OpticsLetters,vol.35,no.24,pp.4160-4162,2010和2)A. Kanno,T.Kawanishi,“BroadbandFrequency-ModulatedContinuous-Wave SignalGenerationbyOpticalModulationTechnique”,J.Lightw. Technol.,vol.32,no.20,pp.3566-3572,2014中，日本先后設(shè)計了倍頻系數(shù) 為2和4的微波光子倍頻系統(tǒng)用于線性調(diào)頻信號的倍頻處理。

然而，上述方案存在一定的局限性。1)和2)方案中倍頻系數(shù)只達到4，要產(chǎn) 生超寬帶線性調(diào)頻信號，需要輸入信號具有寬的帶寬，因此對輸入端電路依賴 性高，沒有充分發(fā)揮微波光子倍頻的優(yōu)勢。另一方面，針對線性調(diào)頻信號寬譜 的特點，各階非線性邊帶可能會有重疊，無法通過濾波抑制雜散邊帶，且電移 相器不能對寬帶的信號進行任意的精確移相，因此針對線性調(diào)頻信號的微波光 子倍頻系統(tǒng)應(yīng)盡量避免使用光濾波和電移相處理，這也限制了其倍頻系數(shù)的提 升。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有高倍頻系數(shù) 的線性調(diào)頻信號微波光子倍頻方法及裝置。激光器輸出光信號經(jīng)過光耦合器分 為兩路，分別作為兩個雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器(A和B)的光載波；輸入線性調(diào) 頻信號首先經(jīng)過功分器分為兩部分，其中一路經(jīng)過功率放大器放大后再通過一 個寬帶90°Hybrid，產(chǎn)生兩路等幅、具有90°相位差的信號，分別輸入雙平行馬 赫曾德爾調(diào)制器A的兩個射頻輸入端口，功分器輸出另一路電信號經(jīng)過另一個 寬帶90°Hybrid后分別輸入雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器B的兩個射頻輸入端口； 兩個雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器直流偏置相位完全相同，但調(diào)制系數(shù)不同，調(diào)整 調(diào)制系數(shù)，可以使兩個雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器輸出光邊帶中所需光邊帶同向 而雜散光邊帶反相；輸出調(diào)制光信號經(jīng)過偏振耦合器耦合為偏振態(tài)相互垂直的 光信號；偏振正交的兩路光信號經(jīng)檢偏器后偏振方向變?yōu)橥环较颍倚盘柟? 率受到調(diào)整；調(diào)整檢偏器檢偏角，可以使雜散光邊帶完全抵消，從而得到所需 的光邊帶；探測器拍頻后得到所需倍頻系數(shù)的輸出線性調(diào)頻信號，在無光濾波 處理前提下，使系統(tǒng)具有倍頻系數(shù)高的優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：