[發(fā)明專利]基于光電振蕩環(huán)路的微波三分之二分頻方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810794881.7
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN108712213B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘時龍;劉世鋒;趙家寧;呂凱林
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/516;H03L7/18
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 楊楠

本發(fā)明公開了一種基于光電振蕩環(huán)路的微波三分之二分頻方法。用待分頻微波信號對光載波進行第一級載波抑制光雙邊帶調(diào)制，然后用振蕩信號對一級調(diào)制光信號進行第二級載波抑制光雙邊帶調(diào)制，用光電探測器將二級調(diào)制光信號轉(zhuǎn)換為電信號并令其通過微波放大器、移相器以及微波濾波器后，將其分為兩路，分別作為振蕩信號和三分之二分頻輸出；令三分之二分頻振蕩模式在光電振蕩環(huán)路中形成正反饋振蕩，從而獲得穩(wěn)定的三分之二分頻輸出。本發(fā)明還公開了一種基于光電振蕩環(huán)路的微波三分之二分頻裝置。本發(fā)明能夠在光域?qū)崿F(xiàn)任意微波信號的三分之二分頻，且具有大帶寬、低噪聲、低雜散以及對外部產(chǎn)生的干擾小的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微波分頻方法，尤其涉及一種基于光電振蕩環(huán)路的微波三分之二分頻方法及裝置。

背景技術(shù)

分頻器是一種用于將輸入周期模擬或數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為輸出周期模擬或數(shù)字信號的器件，且輸出頻率是輸入頻率的部分分量。它作為一種重要的組件被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代通信系統(tǒng)、雷達(dá)探測系統(tǒng)中。當(dāng)應(yīng)用于通信系統(tǒng)時，為應(yīng)對不同速率的信號產(chǎn)生、調(diào)制與解調(diào)，分頻器基于自身的參考時鐘，向系統(tǒng)提供可變的時鐘信號；當(dāng)應(yīng)用于雷達(dá)探測系統(tǒng)時，分頻器作為頻率綜合器中重要組成部分，提供包括本振分頻、鎖相環(huán)等功能。隨著現(xiàn)如今不斷提升的對極大通信容量和射頻探測領(lǐng)域中探測精度需求，微波的頻率、帶寬及性能的要求也成為人們越來越關(guān)注的重點，同時對分頻器的工作頻率、雜散、抗干擾、噪聲性能等方面的發(fā)展也提出了更高的要求。

常見的分頻器主要基于電子學(xué)原理。種類涵蓋了數(shù)字分頻器和模擬分頻器兩類。數(shù)字分頻器分頻靈活，內(nèi)部利用數(shù)字計數(shù)器及觸發(fā)器實現(xiàn)功能，但是其工作頻率較低只能達(dá)到數(shù)GHz的級別。除此之外，該種觸發(fā)器的工作模式易給系統(tǒng)引入過多雜散分量，相位噪聲惡化嚴(yán)重，對使用具有很大的局限性。而模擬分頻是基于超調(diào)和注入鎖定或再生反饋回路，該兩種技術(shù)都是利用微波混頻器的非線性并形成微波環(huán)路，最終微波環(huán)路中實現(xiàn)輸出分頻后的信號。模擬分頻器的帶寬可以擴展到毫米波范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)高頻、低相位噪聲的信號分頻。但是為了選擇出需要的振蕩模式，基于微波技術(shù)的分頻器中往往需要使用窄帶濾波器件，從而很難實現(xiàn)寬帶的分頻器。

為了克服電子學(xué)方法的缺點，人們提出了基于光子技術(shù)實現(xiàn)分頻的技術(shù)，主要包括光參量分頻法和基于光學(xué)注入鎖定分頻法以及基于光電振蕩器分頻法。基于光參量分頻技術(shù)主要將輸入信號轉(zhuǎn)換成兩個強烈的相干分諧波輸出【N.C.Wong,Optical frequencydivision using an optical parametric oscillator,Opt.Lett.15,1129-1131(1990)】，通過將它們的差頻鎖定到微波，毫米波或紅外參考源，可以精確地確定輸出頻率。該方法本質(zhì)上可以生成比泵浦激光器更穩(wěn)定的分頻信號，抑制過量噪聲，適用于超高分辨率應(yīng)用。但是該方法對器件要求較高，系統(tǒng)復(fù)雜，并且頻率不確定性受輸入頻率和功率的限制。而基于光學(xué)注入鎖定分頻技術(shù)主要實現(xiàn)信號的精確頻率劃分，用于微波信號的固定下變換【Chan S C,Liu J M.Microwave frequency division and multiplication usingan optically injected semiconductor laser[J].2005.】。該技術(shù)利用了半導(dǎo)體激光非線性動力學(xué)，研究了一種光學(xué)注入系統(tǒng)，其中從激光器受到來自主激光器的連續(xù)波(CW)光學(xué)注入。隨著注入強度的增加，從激光器首先被去穩(wěn)定以在基本微波頻率下振蕩，然后它經(jīng)歷倍周期分岔以產(chǎn)生次諧波頻率。該技術(shù)有效保證了分頻信號提取的精確性，然而，該技術(shù)只能對單一的頻率進行分頻提取，且所分頻的微波信號的質(zhì)量較差，鎖定質(zhì)量沒有進一步的優(yōu)化措施。而基于光電振蕩器分頻法【江陽,梁建惠,白光富,等.光子微波信號的亞諧波產(chǎn)生技術(shù)[J].貴州大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2014,31(4):1-5.】主要利用光電振蕩器這種光電混合結(jié)構(gòu)，利用振蕩腔的次諧波注入鎖定效應(yīng)，實現(xiàn)注入信號的分頻。然而，該技術(shù)在不注入信號情況下，光電振蕩器依然會輸出微波信號且輸出微波信號頻率在注入信號分頻附近，存在對系統(tǒng)造成干擾的風(fēng)險。同時，該技術(shù)對于不同的輸入頻率或不同的分頻比時，需要更換中心頻率不同的窄帶濾波器與之匹配，使得系統(tǒng)的實用性大大縮減。

發(fā)明內(nèi)容