[發明專利]一種基于直調激光器的跳頻通信系統和跳頻信號生成方法

有效

• 申請號: 201911202790.0
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN110932787B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 陶理;王瑞;黎夢雪;王之立;譚輝
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B1/7136
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

本發明提供了一種基于直調激光器的跳頻通信系統和跳頻信號生成方法，以光外差的形式，一路利用幅度跳變的電信號驅動直調激光器和級聯的光強度調制器獲得頻率跳變的光載波；另一路利用電光調制器將基帶電信號調制到光波，將兩路光信號合路并在光電探測器處進行拍頻，得到寬帶、高速頻率跳變的射頻電信號。本發明的方案簡單高效，支持超大帶寬和超高跳變速度，廣泛應用于超寬帶高速跳頻通信系統中，具有較強的工程實用性。

技術領域

本發明屬于光載無線通信技術領域，具體涉及一種基于直調激光器的跳頻通信系統和跳頻信號生成方法。

背景技術

跳頻通信具有良好的抗干擾和抗截獲能力，故廣泛應用于各種通信場景，尤其是軍事電子對抗領域。跳頻通信系統中的一個重要模塊是頻率合成器，用于生成頻率跳變的射頻源，目前常用的頻率合成技術包括鎖相式頻率合成、直接數字頻率合成以及它們的組合。鎖相式頻率合成通過鎖相環完成頻率的合成，該方法結構簡化,且頻譜純度高；但由于反饋回路的固有時延,其跳變速度受到限制。直接數字頻率合成是一種基于數字信號處理的頻率合成技術，該方法直接對參考正弦時鐘進行抽樣和數字化,然后通過數字計算技術進行頻率合成；由于其采用線性的工作方式來輸出需要的頻率，具有極快的跳頻速度，但受數模轉換器的分辨率限制，在對參考信號數字化時會產生幅度量化誤差，從而影響輸出頻譜，帶來一定的雜散信號。有一些技術將上述兩種方法組合來彌補各自的不足，但現有技術都受到電子器件帶寬的限制，難以產生超寬帶的射頻源。為滿足未來通信系統越來越高的帶寬要求，需要尋找新的跳變頻率合成方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種基于直調激光器的跳頻通信系統和跳頻信號生成方法，用于生成寬帶、快速跳變的射頻源。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種基于直調激光器的跳頻通信系統，包括驅動信號源、直調激光器、光強度調制器、連續光源、電光調制器和光電探測器；直調激光器的光輸出端與光強度調制器的光輸入端連接，驅動信號源的信號輸出端分別與直調激光器和強度調制器的信號輸入端連接，連續光源的光輸出端與電光調制器的光輸入端連接，光強度調制器和電光調制器的光輸出端分別與光電探測器的光輸入端連接；驅動信號源用于分別生成驅動直調激光器的幅度跳變的驅動電信號1和驅動光強度調制器的驅動電信號2；直調激光器用于根據驅動電信號1生成頻率跳變的光載波；光強度調制器用于根據驅動電信號2對直調激光器輸出的光信號進行外調制以控制光功率；連續光源用于生成連續光波；電光調制器用于將基帶電信號調制到連續光波；光電探測器用于將光強度調制器和電光調制器輸出的兩路光信號拍頻并轉換為頻率跳變的射頻電信號。

按上述方案，還包括光耦合器，光強度調制器和電光調制器的光輸出端通過光耦合器合并后與光電探測器的光輸入端連接。

進一步的，還包括高通濾波器，光電探測器的信號輸出端與高通濾波器的信號輸入端連接，高通濾波器用于濾除諧波。

一種基于直調激光器的跳頻信號生成方法，包括以下步驟：

S1：通過幅度跳變的驅動電信號1控制直調激光器輸出的光波長，用直調激光器的啁啾效應產生頻率跳變的光載波；

S2：根據直調激光器的驅動電信號1設置光強度調制器的驅動電信號2，對直調激光器輸出的光信號進行外調制，控制光功率以減少光信號功率的抖動；

S3：連續光源生成連續光波，電光調制器將基帶電信號調制到連續光波；

S4：通過光外差法將將步驟S2和S3得到的兩路光信號合并送入光電探測器處拍頻，產生頻率為兩光波頻率差的頻率跳變的射頻電信號。

進一步的，所述的步驟S2中，具體步驟為：設直調激光器的量子效率即線性區的工作曲線斜率為G_L，直調激光器的閾值電流為I_th，則直調激光器輸出的光功率P_out與驅動電流I的關系為：