[發明專利]一種基于光電振蕩器的矢量信號上變頻裝置

有效

• 申請號: 201710429071.7
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107340666B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 張程慧;金曉峰;余顯斌;金向東;章獻民;池灝;鄭史烈
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02F2/02
• 分類號: G02F2/02;G02F2/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種基于光電振蕩器的矢量信號上變頻裝置，包括激光器、第一電光調制器、第一光纖耦合器、第一光纖、第一濾波器、第一光電探測器、第二濾波器、光交叉波分復用器、第二電光調制器、第二光纖耦合器、第二光纖、第二光電探測器；與傳統微波光子上變頻系統相比，不需要調制基帶信號到微波信號上，而是直接在光載波上對基帶信號進行變頻調制，更加方便；同時采用同一路光信號的正負一階邊帶拍頻可以實現兩倍本振頻率的上變頻，同時抵消大部分噪聲干擾，提高信噪比。

技術領域

本發明涉及微波光子變頻領域，具體涉及一種基于光電振蕩器的矢量信號上變頻裝置。

背景技術

微波技術目前在無線通訊、電子對抗、雷達探測、衛星通訊以及導航等領域取得了眾多應用。實際上，低頻段的頻帶資源幾乎消耗殆盡，為了獲得更大的工作帶寬，研究者都將注意力轉向更高的頻段，尤其是30-300GHz的毫米波波段。傳統的電學混頻器的多態轉換限制了變頻的動態范圍，同時調制范圍和帶寬有限，而微波光子變頻技術具有低損耗，高帶寬，抗電磁干擾、簡單輕便等優點，所以通過微波光子學的方法來獲得穩定度高、純度高、經濟的微波信號具有較大的吸引力。近年來，微波光子變頻在過去20年里受到了廣泛而深入的研究，許多關鍵技術得到較大發展。

較為常見的微波光子變頻方案是采用馬赫-增德爾調制器、相位調制器等器件利用邊帶實現變頻。Hongchen Yu等人發表的“A full-band RF photonic receiver basedon the integrated ultra-high Q bandpass filter”(Optical Fiber CommunicationsConference and Exhibition 2015年1-3頁)一文中提出了采用兩個馬赫-增德爾調制器級聯實現下變頻的設想，該方案中采用一個馬赫-增德爾調制器將本振信號調制到光載波上，利用光交叉波分復用器將已調光信號的正負一階邊帶分開，利用一個相位調制器將待處理的射頻信號調制到正一階邊帶光信號上，再利用光電探測器將其與負一階邊帶拍頻，得到下變頻電信號，保證了較大的無雜散動態范圍，然而需要先將基帶信號調制到射頻信號上再進行變頻，同時當需要較大范圍變頻時仍需要高成本的射頻信號源作為本振。

發明內容

本發明提供了一種基于光電振蕩器的矢量信號上變頻裝置，能夠實現矢量信號的大范圍直接上變頻。

一種基于光電振蕩器的矢量信號上變頻裝置，包括激光器、第一電光調制器、第一光纖耦合器、第一光纖、第一濾波器、第一光電探測器、第二濾波器、光交叉波分復用器、第二電光調制器、第二光纖耦合器、第二光纖、第二光電探測器；

激光器輸出的光信號輸入第一電光調制器進行微波信號的調制；第一電光調制器的輸出信號利用第一光纖耦合器分成第一調制光信號與第二調制光信號；第一調制光信號依次經過第一光纖、第一濾波器、第一光電探測器、第二濾波器，輸出的電信號作為本振信號輸入第一電光調制器，實現光電振蕩回路；第二調制光信號由光交叉波分復用器分為第三調制光信號和第四調制光信號；第四調制光信號輸入第二電光調制器進行強度調制，待處理的基帶信號經串并轉換后分兩路輸入第二電光調制器，將待處理基帶信號調制到第四調制光信號上，得到第五調制光信號；第五調制光信號與經光纖延時的第三調制光信號輸入第二光纖耦合器合為一路信號；第二光纖耦合器輸出的信號經第二光纖輸入第二光電探測器進行拍頻，轉換為上變頻的電信號后輸出；

所述的第一電光調制器偏置在最小傳輸點；

所述的第二電光調制器中的兩個子調制器偏置在線性傳輸點，主調制器偏置在正交傳輸點；

所述的光交叉波分復用器中心頻率分別為激光源頻率與光電振蕩器振蕩頻率之和、激光源頻率與光電振蕩器頻率之差。

所述的激光器采用分布反饋激光器，用于作為電光調制器的載波信號，具有體積小、噪聲低的優點。