[發明專利]高靈敏度光子輔助超寬帶毫米波接收機

有效

• 申請號: 202010771555.1
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111953425B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 陶理;陳亮;李仁杰;奚秀娟
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61;H04B10/69;H04B10/70
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張宇;胡建平

本發明公開了一種高靈敏度光子輔助超寬帶毫米波接收機，屬于微波光子學領域，在無本振微波光子下變頻結構中引入光信號環路，對電光調制后的信號進行濾波和分選，選擇承載大部分光功率的中心載波，并將其反饋回相位調制器輸入端，構成光信號環路，此外為了補償環路衰減、匹配光信號相位變化，在環路中加入光放大器和光延時器，通過光信號的反饋和重復調制，可提升射頻信號電光調制的調制深度，從而提高無本振微波光子下變頻結構中信號所在的1階光邊帶波長的載噪比。然后對基于光信號環路的無本振微波光子下變頻輸出的光信號進行相干探測，將本振光源波長與1階光邊帶波長或?1階邊帶波長保持一致，實現對微弱光信號的檢測。

技術領域

本發明屬于微波光子學領域，更具體地，涉及一種高靈敏度光子輔助超寬帶毫米波接收機。

背景技術

頻譜資源緊張推動了通信頻率向更高頻段演進，毫米波段具有數個GHz的可用頻譜資源，是未來無線通信的發展方向。受到基帶信號處理速率和模數/數模轉換器件瓶頸制約，直接對數個GHz帶寬的毫米波射頻信號進行直接檢測，涉及電域混頻、濾波，器件成本高，難度大。基于微波光子下變頻技術可將毫米波射頻信號直接變換到基帶，充分利用光學器件帶寬寬、損耗低等特點，能降低高頻射頻信號混頻、濾波的代價。典型微波光子下變頻方法首先對接收到的射頻信號進行電光調制，然后選擇合適頻率的射頻本振驅動級聯的電光調制器，再利用可調諧光濾波器選擇射頻信號調制的光波長和射頻本振調制的光波長進行光外差，實現射頻信號下變頻。對于毫米波信號下變頻，高頻射頻本振成本高，使用兩個或以上的寬帶調制器或特殊定制調制器也會進一步增加系統成本。此外，通常帶有射頻本振驅動的微波光子下變頻方法輸出的信號通常為中頻信號，無法與相干探測技術聯合起來，不能發揮相干探測對微弱光信號檢測的性能優勢。

無本振微波光子下變頻方法可以避免毫米波射頻本振源，能降低系統復雜度，但毫米波無線通信接收端收到的信號弱，進行電光轉換時，承載信號的光邊帶載噪比低，導致毫米波無線通信經遠距離傳輸后系統誤碼性能差。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提出了一種高靈敏度光子輔助超寬帶毫米波接收機，實現對超寬帶毫米波信號的高靈敏度接收，解決了毫米波無線通信中超寬帶解調和高靈敏度探測問題，支撐毫米波無線通信實現大容量、遠距離傳輸。

為實現上述目的，本發明提供了一種高靈敏度光子輔助超寬帶毫米波接收機，包括：無本振微波光子下變頻結構、光信號環路及相干檢測單元；

所述光信號環路，用于對通過所述無本振微波光子下變頻結構中電光調制后的信號進行濾波和分選，選擇出中心載波，并將所述中心載波反饋回所述無本振微波光子下變頻結構中的調制器輸入端，構成光信號環路；

所述相干檢測單元，用于對基于所述光信號環路的無本振微波光子下變頻輸出的光信號進行相干探測。

優選地，所述無本振微波光子下變頻結構包括依次連接的外腔激光器、光隔離器、調制器及光濾波器件。

優選地，所述光信號環路包括：環形器及保偏光耦合器；

所述環形器的第一端及第二端分別與所述調制器及所述光濾波器件連接，所述保偏光耦合器位于所述光隔離器及所述調制器之間；

由所述外腔激光器產生的連續光波經過所述光隔離器和所述保偏光耦合器后，注入到所述調制器中，然后通過所述環形器進入所述光濾波器件后，中心載波通過所述光濾波器件的反射口反射后經過所述環形器進入所述保偏光耦合器后進入所述調制器，信號載波從所述光濾波器件中透射輸出進入所述相干檢測單元。

優選地，所述光信號環路還包括：光放大器及光延時器；

所述光放大器的一端與所述環形器的第三端連接，所述光放大器的另一端與所述光延時器的一端連接，所述光延時器的另一端與所述保偏光耦合器連接。

優選地，所述光放大器的增益設定為能補償所述光信號環路的損耗。