[發(fā)明專利]一種基于自振蕩光學(xué)頻率梳的注入鎖定毫米波分頻器及其分頻方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910180722.2
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN110034758B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐永馳;彭煥發(fā);解曉鵬;郭銳;杜華陽;胡康;陳章淵
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H03L7/18
• 分類號: H03L7/18;G02B27/00
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

本發(fā)明公開了一種基于自振蕩光學(xué)頻率梳的注入鎖定毫米波分頻器及其分頻方法，分頻器包括一光電混合振蕩器，該光電混合振蕩器的光鏈路中設(shè)置有光梳調(diào)制器，該光電混合振蕩器的電鏈路中設(shè)置有帶通濾波器；該光電混合振蕩器中注入待分頻的毫米波信號，該毫米波信號的中心頻率為該帶通濾波器中心頻率的整數(shù)倍，該光電混合振蕩器產(chǎn)生的光頻梳邊帶與待變頻信號的調(diào)制邊帶拍頻輸出基頻信號，且該基頻信號位于該光電混合振蕩器的鎖定帶寬范圍內(nèi)。當在振蕩環(huán)路中注入超諧波信號并鎖定時，可實現(xiàn)該注入毫米波信號的分頻功能，此分頻器具有寬帶、低相位噪聲、大分頻比的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于毫米波分頻器及其分頻方法。它是基于光電混合振蕩器結(jié)構(gòu)的自振蕩光頻梳實現(xiàn)的。該光頻梳可通過時鐘提取電路產(chǎn)生具有寬帶、低相位噪聲性能的基頻振蕩信號，當在振蕩環(huán)路中注入超諧波信號并鎖定時，可實現(xiàn)該注入毫米波信號的分頻功能，此分頻器具有寬帶、低相位噪聲、大分頻比的特點，屬于微波光子學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

分頻器是微波毫米波電路中的關(guān)鍵器件，其作用是將輸入信號的頻率實現(xiàn)整數(shù)倍或分數(shù)倍分頻。高頻低相位噪聲的微波與毫米波分頻器在頻率綜合器、雷達、無線通信等領(lǐng)域中有重要的應(yīng)用。一般而言，電子學(xué)微波毫米波分頻器主要采用兩大類，一類是數(shù)字分頻器，另一類是模擬分頻器。數(shù)字分頻器具有工作帶寬受限的缺點，通常在GHz量級；模擬分頻器很難做大分頻系數(shù)。隨著毫米波應(yīng)用的快速發(fā)展，作為連接低頻高穩(wěn)參考信號和高頻毫米波信號的橋梁，毫米波分頻器的重要性也日益凸顯出來，具有高頻、低相位噪聲、大分頻比的毫米波分頻器在各應(yīng)用系統(tǒng)中顯得尤為重要。

以下是一些已有的微波毫米波分頻器技術(shù)：

如圖1是基于LC振蕩器的注入鎖定分頻器，當輸入信號與LC振蕩器的諧波成分交調(diào)輸出位于振蕩器的鎖定帶寬時，即可得到分頻輸出；

英特爾公司申請的中國發(fā)明專利申請，公開號為CN 104012004 A，該專利是基于頻率計數(shù)器的數(shù)字分頻器，通過計數(shù)器實現(xiàn)分頻輸出；

如圖2是北京大學(xué)基于光電混合振蕩器與YIG帶通濾波器結(jié)構(gòu)的分頻器，由于調(diào)制器和光電探測器的非線性效應(yīng)產(chǎn)生了諧波分量，當注入信號與振蕩器的諧波分量交調(diào)成分位于振蕩器的鎖定帶寬范圍內(nèi)時，實現(xiàn)了注入信號的分頻，屬于注入鎖定分頻器。

傳統(tǒng)的基于LC振蕩器的注入鎖定分頻器在高頻范圍較難實現(xiàn)較大分頻比的分頻器；傳統(tǒng)的數(shù)字分頻器雖然可以實現(xiàn)大的分頻比，以及分數(shù)分頻，但是帶寬受限，工作頻率通常是幾個GHz,難以工作在更高的頻率范圍；基于光電混合振蕩器中電光調(diào)制器和光電探測器非線性效應(yīng)實現(xiàn)的分頻器，由于產(chǎn)生高階非線性效應(yīng)較為困難，故也難以實現(xiàn)較大分頻比的分頻器。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)方案中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于光學(xué)頻率梳置于光電混合振蕩器結(jié)構(gòu)的毫米波分頻器及其分頻方法。本方案適合高頻、低相位噪聲、大分頻比的微波毫米波分頻器的實現(xiàn)。本結(jié)構(gòu)中的光頻梳由于是將鈮酸鋰相位調(diào)制器置于法布里-珀羅腔中，射頻驅(qū)動信號輸入后可對輸入的種子光進行多次重復(fù)調(diào)制，從而產(chǎn)生很寬的光譜，各光譜成分之間的頻率間隔由射頻驅(qū)動信號決定，寬譜是確保分頻器能夠工作在高頻段，并實現(xiàn)大分頻比的基礎(chǔ)。此外，基于光電混合振蕩器的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的基頻信號，具有高頻低相位噪聲的性能，也能對分頻器的性能起到提升作用。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于自振蕩光學(xué)頻率梳的注入鎖定毫米波分頻器，其特征在于，包括一光電混合振蕩器，該光電混合振蕩器的光鏈路中設(shè)置有光梳調(diào)制器，該光電混合振蕩器的電鏈路中設(shè)置有帶通濾波器；該光電混合振蕩器中注入待分頻的毫米波信號，該毫米波信號的中心頻率為該帶通濾波器中心頻率的整數(shù)倍，該光電混合振蕩器產(chǎn)生的光頻梳邊帶與待變頻信號的調(diào)制邊帶拍頻輸出基頻信號，且該基頻信號位于該光電混合振蕩器的鎖定帶寬范圍內(nèi)。