[發明專利]一種基于聲光調制器的復合光鎖相環的線性相干接收系統

在審

• 申請號: 202010096422.9
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111245520A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 白元爍;謝瑋霖;董毅
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

本發明公開了一種基于聲光調制器的復合光鎖相環的線性相干接收系統，包括光耦合器，用于調相信號光與本地參考光的混頻；平衡光電探測器，得出調相信號光與本地參考光的相位差信息；環路濾波器一，對相位誤差信號進行濾波、放大處理后作為相位調制器的調制信號；環路濾波器二，對相位誤差信號進行積分、濾波、放大處理后作為壓控振蕩器的控制信號；聲光調制器，在壓控振蕩器的控制下使本地參考光產生相應的頻率偏移，補償環境擾動引入的相位誤差；相位調制器，補償鎖相環路快速變化的相位誤差，實現對發送端RF信號的緊密跟蹤。本發明實現射頻信號經由長距離光纖鏈路傳輸甚至強環境擾動條件下，仍具有高線性度、大動態范圍穩定接收的效果。

技術領域

本發明屬于微波信號光域傳輸技術領域，更具體的說是涉及一種基于聲光調制器的復合光鎖相環的線性相干接收系統。

背景技術

模擬光鏈路(APL)得益于光纖的低損耗、寬帶寬、電磁干擾免疫的優勢被認為是射頻(RF)信號長距離傳輸的關鍵技術，得到軍用雷達、遠程天線、射電天文以及下一代無線通信等領域的高度關注。但是實際應用對系統線性度和無雜散動態范圍(SFDR)有著很高的要求。

現有的技術方案從原理上主要分為強度調制-直接檢測(IM-DD)和相位調制-相干檢測(PM-CD)兩種。比較傳統的IM-DD型APL鏈路其SFDR主要受限于馬赫-曾德調制器(MZM)的非線性響應，針對此產生了一系列線性化技術，包括預畸變、后置補償、雙平行MZM、雙偏振調制器等，但是這些方案都需要復雜的偏置控制電路來補償工作點的漂移。相比較而言，PM-CD型APL鏈路中，在發射端采用LiNbO3光相位調制器將射頻信號調制到光上，基于L_iN_bO₃光相位調制器的相位調制天然線性且不需要偏置控制，極大的減少了系統發送端的復雜度，但此類系統的非線性主要來源于接收端正弦型的光電轉換函數。

現有的PM-CD型APL鏈路線性化技術中存在一種基于光鎖相環(OPLL)的線性相干相位解調(LCPD)的方法，這種方法在接收端利用L_iN_bO₃相位調制器構建鎖相環實現接收端PM對發射端PM相位的緊密跟蹤，將相位解調過程壓縮在正弦轉換函數的線性區域，可以從根本上抑制全階的非線性雜散，使PM-CD型APL的線性度和SFDR獲得大幅提升。該方法的技術難度僅集中于接收端，在遠程天線等關鍵應用中極具吸引力。但是，相干鏈路中的調相信號光和本地參考光雖然來自同一激光器，由于經歷的光纖傳輸鏈路路徑不同，溫度、振動等環境因素，會對兩路光的傳輸延遲及相位產生不同的影響，導致兩者的光程差產生慢漂移，影響鎖相環的正常工作，造成環路鎖定不穩，尤其是環境擾動較強的情況下，更是難以實現實際傳輸鏈路下的應用，造成該技術實用性不足。

因此，如何提供一種基于聲光調制器的復合光鎖相環的線性相干接收系統是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于聲光調制器的復合光鎖相環的線性相干接收系統，能夠實現射頻信號經由長距離光纖鏈路傳輸甚至強環境擾動條件下，仍具有高線性度、大動態范圍穩定接收的效果，解決了長距離鏈路傳輸下的穩定接收問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于聲光調制器的復合光鎖相環的線性相干接收系統，包括：光耦合器、平衡光電探測器、聲光調制器、相位調制器、環路濾波器一和環路濾波器二，其中，

所述光耦合器，用于調相信號光與本地參考光的混頻；

所述平衡光電探測器，接收光耦合器傳輸的混頻光，用于比較得出調相信號光與本地參考光的相位差信息并將其轉換為電信號；

所述環路濾波器一，一端與相位調制器電性連接，另一端與平衡光電探測器電性連接，用于對平衡光電探測器得出的相位誤差信號進行濾波、放大處理后作為相位調制器的調制信號；