[發(fā)明專利]頻率可調(diào)諧無本振相位編碼信號(hào)光學(xué)產(chǎn)生裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710561363.6
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN107370541B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳陽
• 申請（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/275
• 分類號(hào): H04B10/275;H04B10/291;H04B10/50;H04B10/516;H04B10/556;H04B10/572
• 代理公司: 上海藍(lán)迪專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發(fā)明公開了一種頻率可調(diào)諧無本振相位編碼信號(hào)光學(xué)產(chǎn)生裝置及方法，屬于微波信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)領(lǐng)域。該裝置和方法利用偏振復(fù)用雙平行馬赫?曾德爾調(diào)制器（DP?QPSK調(diào)制器）中集成的一個(gè)雙平行馬赫?曾德爾調(diào)制器（DP?MZM）的等效相位調(diào)制特性與相移光纖布拉格光柵（PS?FBG）構(gòu)成窄帶微波光子濾波器，在光電振蕩器內(nèi)實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)諧的低相噪微波諧振信號(hào)生成。生成的微波諧振信號(hào)和編碼信號(hào)注入DP?QPSK調(diào)制器中集成的另一個(gè)DP?MZM實(shí)現(xiàn)微波相位編碼信號(hào)的生成。通過調(diào)節(jié)光電振蕩器中諧振信號(hào)的頻率，即可以生成不同頻率的相位編碼信號(hào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種頻率可調(diào)諧無本振相位編碼信號(hào)光學(xué)產(chǎn)生裝置及方法，屬于微波信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

雷達(dá)的分辨理論表明：在保證一定信噪比并實(shí)現(xiàn)最佳處理的前提下，測距精度和距離分辨力主要取決于信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，它要求信號(hào)具有大的帶寬；測速精度和速度分辨力取決于信號(hào)的時(shí)間結(jié)構(gòu)，它要求信號(hào)具有大的時(shí)寬。因此，要使雷達(dá)系統(tǒng)作用距離遠(yuǎn)，又具有高的測距、測速精度和好的距離、速度分辨力，首先發(fā)射信號(hào)必須是大帶寬、長脈沖的形式，即雷達(dá)信號(hào)應(yīng)具有大的時(shí)寬-帶寬積。

脈沖壓縮雷達(dá)發(fā)射寬脈沖，在接收端通過脈沖壓縮獲得窄脈沖，很好的解決了雷達(dá)作用距離和分辨能力之間的矛盾。相位編碼信號(hào)是一種常用的雷達(dá)脈沖壓縮信號(hào)，它具有良好的脈沖壓縮能力，可以有效的提高雷達(dá)系統(tǒng)的分辨率，因此在雷達(dá)等相關(guān)領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注和研究。傳統(tǒng)的相位編碼信號(hào)是通過電子線路在電域生成的，但是受到電子瓶頸限制，存在生成相位編碼信號(hào)頻率可調(diào)諧范圍受限、時(shí)寬-帶寬積受限、系統(tǒng)可重構(gòu)性差等缺點(diǎn)。而隨著雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的工作頻率也在向更高的頻段不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的電域生成相位編碼信號(hào)的方法已經(jīng)不能滿足這些應(yīng)用的需求。為了克服上述缺點(diǎn)并滿足雷達(dá)系統(tǒng)不斷向高頻段發(fā)展的需求，人們采用了微波光子技術(shù)，通過光子學(xué)的方法產(chǎn)生相位編碼信號(hào)。

已有很多文獻(xiàn)報(bào)道了采用光子學(xué)的方法生成相位編碼信號(hào)。早期的基于空間光調(diào)制器的方法具有很高的靈活性和可重構(gòu)性，但由于光在自由空間傳輸，系統(tǒng)十分復(fù)雜且損耗很高。為了克服這些缺點(diǎn)，可以通過全光纖的方案實(shí)現(xiàn)。通過光學(xué)頻譜整形和頻域到時(shí)域映射的方法可以實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮信號(hào)的生成，但是通過該方法生成的信號(hào)時(shí)間長度受限，往往小于1微秒，這限制了該方法的使用范圍。為了生成長時(shí)間長度的脈沖壓縮信號(hào)，出現(xiàn)了基于單個(gè)偏振調(diào)制器、基于單個(gè)馬赫-曾德爾調(diào)制器、基于單個(gè)雙平行馬赫-曾德爾調(diào)制器和基于偏振復(fù)用雙平行馬赫-曾德爾調(diào)制器和平衡探測的相位編碼信號(hào)生成方法，但是這些方法只能生成二進(jìn)制的相位編碼信號(hào)，難以生成多進(jìn)制或線性調(diào)頻的脈沖壓縮信號(hào)。為了生成任意調(diào)制方式的脈沖壓縮信號(hào)，出現(xiàn)了基于馬赫-曾德爾調(diào)制器和光帶通濾波器的脈沖壓縮信號(hào)生成方法，但是該方法使用了光學(xué)帶通濾波器，這使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性和頻率可調(diào)諧范圍受到了極大的限制。另外一種產(chǎn)生任意調(diào)制方式的脈沖壓縮信號(hào)的方法是通過控制兩個(gè)相干光波長的相位關(guān)系實(shí)現(xiàn)的，這樣的方法需要通過偏振復(fù)用器件或者光學(xué)濾波器件將兩個(gè)光波長在偏振域或空間域分開，再通過偏振調(diào)制或相位調(diào)制器對兩個(gè)光波長引入受編碼信號(hào)控制的相位差，然后將兩個(gè)光波長耦合起來通過光電檢測即可以生成任意調(diào)制方式的脈沖壓縮信號(hào)。這種方法的缺點(diǎn)主要在除了使用產(chǎn)生兩個(gè)相干光波長的光學(xué)調(diào)制器外，還需要使用光學(xué)濾波、相位調(diào)制或偏振調(diào)制等設(shè)備，造成系統(tǒng)復(fù)雜度較高，成本較高。上述方法生成相位編碼信號(hào)均需要一個(gè)相應(yīng)頻率的微波本振信號(hào)，為了避免使用微波本振信號(hào)，一些研究將光電振蕩器技術(shù)與相位編碼信號(hào)生成技術(shù)結(jié)合在一起，利用光電振蕩器產(chǎn)生的低相噪諧振信號(hào)作為載波生成相位編碼信號(hào)，但這些方法往往基于多個(gè)調(diào)制器結(jié)構(gòu)，光電振蕩器與相位編碼信號(hào)的生成在不同的光調(diào)制器中實(shí)現(xiàn)，造成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種頻率可調(diào)諧無本振相位編碼信號(hào)光學(xué)產(chǎn)生裝置及方法，使用單個(gè)光調(diào)制器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)無需本振信號(hào)的相位編碼信號(hào)產(chǎn)生。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：