[發明專利]可重構集成微波光子射頻前端器件

有效

• 申請號: 201710385328.3
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN108964772B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 石暖暖;李明;朱馨怡;祝寧華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H04B10/40
• 分類號: H04B10/40;G02F2/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種可重構集成微波光子射頻前端器件，包括上行鏈路和下行鏈路，上行鏈路和下行鏈路共用光載波，用于實現一體化的微波光子信號產生及處理；其中，上行鏈路包括第一光有源器件、第一光無源器件、第二光功分器和第一校正算法單元；下行鏈路，包括第二光有源器件、第二光無源器件、第四光功分器和第二校正算法單元。本發明所提出的集成射頻前端器件具有復雜度低、操作簡單、可重構性強、高密度集成等優點。

技術領域

本發明屬于光信號處理和集成微波光子學領域，具體涉及一種可重構集成微波光子射頻前端器件。

背景技術

隨著通信系統容量需求及未來業務的不斷擴展，射頻前端需要具備處理高頻率、多頻段寬帶信號的收發能力以及靈活可重配置能力。然而傳統的射頻前端使用電子器件在處理高頻、寬帶信號方面的能力明顯不足，也解決不了多通道、多頻段、多功能的需求。如何解決傳統微波技術帶來的難題，提供高性能一體化的射頻前端，微波光子技術為解決這個問題提供一個新的思路。

微波光子技術是一種融合微波技術和光子技術的交叉學科，在光頻域實現對高頻、寬帶微波信號的產生、處理、傳輸及接收，具有帶寬大、傳輸損耗低以及抗電磁干擾等優點，其在未來的5G移動通信、超寬帶無線接入網、多波束光控相控陣雷達、電子戰系統以及衛星通信中有著廣泛的應用前景。盡管基于分立元件的射頻前端技術研究取得飛速發展，在實用化方面獲得一系列成果，然而存在體積大、功耗高、成本高以及多通道一致性差等不足。

集成微波光子技術具有體積小、重量輕、功耗低等優點，是解決基于分立器件微波光子射頻前端實用化問題的關鍵，也是微波光子學的重要發展方向。目前世界上很多國家的研究小組都對集成微波光子射頻前端技術進行著專門研究，包括意大利的CNIT，西班牙的瓦倫西亞理工大學，加拿大的渥太華大學，美國的UCSB和MIT等，韓國、日本的一些高校和各國的通信公司。在國內很多單位的光通信研究組也都在集成微波光子射頻前端器件的研究上取得很好地成果。

目前報道的集成微波光子射頻前端器件的主要局限在于：芯片結構復雜，對于不同功能的切換或不同頻段的調控參數較多，無法實現關鍵參數的快速重構；同時，采用集成功能芯片實現微波信號的本振、通道資源共享，任意頻段的變頻和路由能力不足，無法真正意義上架構集成微波光子射頻前端。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了應對集成射頻前端的重大需求，解決目前射頻前端復雜度高、無法快速重構、變頻和路由能力不足以及集成度低等問題，本發明提出一種可重構集成微波光子射頻前端器件。

(二)技術方案

本發明的一方面提供一種可重構集成微波光子射頻前端器件，包括上行鏈路和下行鏈路，上行鏈路和下行鏈路共用光載波，用于實現一體化的微波光子信號產生及處理；其中，

所述上行鏈路，包括第一光有源器件、第一光無源器件、第二光功分器和第一校正算法單元；第一光無源器件接收第一光有源器件輸出的第一光載波，經調制產生上變頻信號，上變頻信號進入第二光功分器進行功率調節后通過第一校正算法單元對第一光有源器件進行反饋控制；第一光無源器件的第一光載波分為兩路，其中一路光載波進入下行鏈路；

所述下行鏈路，包括第二光有源器件、第二光無源器件、第四光功分器和第二校正算法單元；第二光無源器件接收第二光有源器件輸出的第二光載波，經調制產生下變頻信號，下變頻信號進入第四光功分器進行功率調節后通過第二校正算法單元對第二光有源器件進行反饋控制；第二光無源器件的第二光載波分為兩路，其中一路光載波進入上行鏈路。

其中，所述第一光有源器件，為第一可調諧激光器，用于實現激光器工作頻率的改變。

其中，所述第一光無源器件包括第一光功分器、第一電光調制器、第一光濾波器、第一光耦合器和第一光電探測器；