[發明專利]一種微波光子零中頻接收方法

有效

• 申請號: 201710270068.5
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN107171732B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 高永勝;文愛軍;譚慶貴
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/516;H04B10/61;H04B10/67;H04J14/02;H04J14/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種微波光子零中頻接收方法，該方法涉及微波技術領域和光通信技術領域。所述方法如附圖所示，包括激光器LD、偏振復用馬曾調制器PDM?MZM、摻鉺光纖放大器EDFA、波分復用器WDM、偏振控制器PC、偏振分束器PBS及平衡光電探測器BPD。利用PDM?MZM對射頻RF和本振LO信號進行調制和偏振復用，WDM將上下光邊帶分離，分別利用PC調節光信號偏振態，最終兩個BPD分別輸出I路和Q路基帶信號。本發明通過光子學方法實現零中頻接收，克服了傳統電域技術的電子瓶頸，具有工作頻帶寬、IQ平衡度高、抑制直流偏移和偶階失真、抗電磁干擾等優點。

技術領域

本發明涉及微波技術領域和光通信技術領域，主要涉及通過微波光子技術實現寬帶微波矢量信號的零中頻接收。

背景技術

隨著人們對通信速率的要求越來越高，現在電子通信系統正朝著高頻段、大帶寬方向發展。傳統基于電子學的信號處理技術中，電子器件存在速率瓶頸，定時抖動較大，電磁干擾嚴重。光子學信號處理技術具有簡單輕便，帶寬大，抗電磁干擾等一系列優點而備受關注。

目前的電子系統大多采用超外差的接收機架構，天線接收到的微波矢量信號，需要將進行下變頻，并結合帶通濾波得到中頻信號，然后進行模數轉換，在數字域進行矢量信號的I/Q解調。這種結構有以下缺點：(1)當射頻信號頻率較高時，往往需要一到兩級下變頻，每級變頻后一般需要使用帶通濾波器濾出下變頻的中頻信號后進行后期處理，結構復雜；(2)下變頻到中頻信號的過程中，鏡像干擾難以抑制，嚴重降低系統性能；(3)當矢量信號帶寬非常大時，要求模數轉換器具有較高的采樣率和工作頻率，目前的模數轉換技術很難滿足。

零中頻接收機將微波矢量信號直接下變頻為I/Q基帶，可以簡化接收機結構、抑制鏡像頻率、降低模數轉換器。然而傳統基于電子技術的零中頻接收機存在本振泄露、直流偏差、偶次失真、I/Q不平衡等問題難以解決，限制了零中頻接收機在電子系統中的應用。

微波光子技術結合了微波和光子學優勢，利用微波光子方法對微波信號進行變頻、移相等處理，具有大帶寬、低頻率相關損耗、抗電磁干擾等優點。但目前的微波光子技術大多面向超外差接收機，很少有微波光子零中頻接收技術的報道。

發明內容

為了解決背景技術中所存在的問題，本發明提出了一種微波光子零中頻接收方法。本方法能夠將微波矢量信號直接正交下變頻為兩路I/Q基帶，待數字化的基帶信號變為兩路帶寬減半的基帶信號，顯著降低了對模數轉換器的采樣率和帶寬的需求。該方案中，I/Q兩路的幅度和相位可以靈活調整，進而解決I/Q失衡問題。通過基于偏振調控的平衡探測，可抑制直流和偶次失真。另外該零中頻接收方案還具有光子技術特有的大帶寬、抗電磁干擾、高隔離度等一系列優點。

本發明所采用的技術方案是：所述方法包括激光器(LD)、偏振復用馬曾調制器(PDM-MZM)、摻鉺光纖放大器(EDFA)、波分復用器(WDM)、偏振控制器(PC)、偏振分束器(PBS)及平衡光電探測器(BPD)。LD的輸出口連接PDM-MZM的光信號輸入端；PDM-MZM的輸出端連接EDFA的輸入端；EDFA的輸出端連接WDM的公共端；WDM的兩個分離端口分別連接PC、PBS和BPD。

所述PDM-MZM由一個Y型光分路器、上下并聯的兩個馬曾調制器(X-MZM與Y-MZM)以及一個偏振合束器(PBC)構成。

本發明在工作時包括以下步驟：

(1)從激光器發出連續光載波進入PDM-MZM中；

(2)射頻(RF)信號連接X-MZM的射頻端，與RF信號中心頻率相等的本振(LO)連接另外一個子調制器的射頻端，兩個子調制器均工作在最小點(NULL)，使RF和LO信號進行抑制載波雙邊帶調制；

(3)PDM-MZM內部的PBC將上下兩路調制后的光信號復合為偏振復用光，輸出調制器；

(4)偏振復用光信號進入EDFA進行功率放大；