[實用新型]基于微波光子轉(zhuǎn)換和平衡零拍探測的微波接收機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920379897.1
• 申請日: 2019-03-25
• 公開（公告）號: CN209299241U
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設計）人: 韓正甫;安雪碧;石英亮;周勝;郝鵬磊;宋紅巖;丁禹陽;章麗;王春生;秦武
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽問天量子科技股份有限公司
• 主分類號: H04B1/18
• 分類號: H04B1/18;H04B10/61;G01S7/285;G01S7/35
• 代理公司: 江蘇斐多律師事務所 32332
• 代理人: 王純潔;王長征

本實用新型公開了一種基于微波光子轉(zhuǎn)換和平衡零拍探測的微波接收機，包括微波天線及信號預處理系統(tǒng)、微波光子轉(zhuǎn)換單元和平衡零拍探測器，微波天線及信號預處理系統(tǒng)與微波光子轉(zhuǎn)換單元連接，微波光子轉(zhuǎn)換單元與平衡零拍探測器連接；微波天線及信號預處理系統(tǒng)用于探測待測物體反饋的回波信號并對回波信號進行預處理；微波光子轉(zhuǎn)換單元用于將預處理后的微波信號轉(zhuǎn)換為光子信號；平衡零拍探測器用于接收微波光子轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換的光子信號和與光子信號具有固定相位差的本振光并對光子信號和本振光進行處理從而得到輸出信號。本實用新型先將微波轉(zhuǎn)換為光子，后利用平衡零拍探測器對光子信號進行探測，可大幅提高微波接收機探測的靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于微波探測領(lǐng)域，具體涉及一種基于微波光子轉(zhuǎn)換和平衡零拍探測的微波接收機。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的雷達或微波接收機基本采用電子學方法對信號進行探測處理。雷達噪聲主要分為兩大部分,第一種是接收機內(nèi)部器件產(chǎn)生的噪聲,包括放大器、混頻器產(chǎn)生的噪聲，第二種是由天線進入接收機的各種干擾和天線熱噪聲。這里重點討論熱噪聲，雷達接收機的靈敏度主要受熱噪聲限制。其主要來源于天線電阻中的熱噪聲，由導體中自由電子的無規(guī)則熱運動形成，又被稱為Johnson–Nyquist噪聲。雷達的靈敏度可以用接收機輸入端最小可檢測功率 S_{i min}。對于基于電子學方法的雷達接收機來說，靈敏度可由下式計算得出：

S_imin＝kTB_nF (1)

其中k為玻爾茲曼常數(shù)，T為電阻溫度，Bn為濾波帶寬，F(xiàn)為接收機噪聲系數(shù)。

在室溫下T取290K，此時上式可簡化為：

S_imin(dBmW)＝-114dB+10lgB_n(MHz)+10lgF (2)

對于典型的雷達接收機，F(xiàn)＝6dB，B_n＝1.8MHz時，則其靈敏度約為-105.4dBm。采用低噪聲放大器的雷達接收機F可以到2dB左右，此時靈敏度-109.4dBm。一般的超外差接收機靈敏度在-90——--110dBm，可參見“雷達原理(第三版)，西安電子科技大學出版社，丁鷺飛，耿富錄編，第三章”。

量子光學在光波段的探測技術(shù)日趨成熟，目前已經(jīng)有雪崩二極管單光子探測器(APD)，平衡零拍探測器等。其中平衡零拍探測器利用本振光對信號光進行放大，可探測到信號的量子抖動，一般應用于連續(xù)變量量子信息光學實驗中，典型如連續(xù)變量量子密鑰分配等。其靈敏度可到百光子量級，并且由于對兩路輸出信號進行差分，熱噪聲等隨機噪聲會被抑制，從而大幅提高信噪比。

針對以上雷達接收機靈敏度受本底熱噪聲限制的問題，需要提供一種新型的微波接收機來大幅提高雷達接收機的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種基于微波光子轉(zhuǎn)換和平衡零拍探測的微波接收機，本基于微波光子轉(zhuǎn)換和平衡零拍探測的微波接收機先將微波轉(zhuǎn)換為光子，后利用平衡零拍探測器對光子信號進行探測，可大幅提高微波接收機探測的靈敏度。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型采取的技術(shù)方案為：

一種基于微波光子轉(zhuǎn)換和平衡零拍探測的微波接收機，包括微波天線及信號預處理系統(tǒng)、微波光子轉(zhuǎn)換單元和平衡零拍探測器，所述微波天線及信號預處理系統(tǒng)與微波光子轉(zhuǎn)換單元連接，微波光子轉(zhuǎn)換單元與平衡零拍探測器連接；

所述微波天線及信號預處理系統(tǒng)用于探測待測物體反饋的回波信號并對回波信號進行預處理；所述微波光子轉(zhuǎn)換單元用于將預處理后的微波信號轉(zhuǎn)換為光子信號；所述平衡零拍探測器用于接收微波光子轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換的光子信號和與光子信號具有固定相位差的本振光并對光子信號和本振光進行處理從而得到輸出信號。