[發(fā)明專利]基于Sagnac環(huán)的光子輔助超寬帶毫米波接收機

有效

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• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111953426B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 陶理;奚秀娟;李仁杰;陳亮
• 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(fā)明公開了一種基于Sagnac環(huán)的光子輔助超寬帶毫米波接收機，屬于微波光子學領域，包括基于相位調制器的無本振微波光子下變頻：毫米波射頻載波信號直接驅動相位調制器，將超寬帶信號調制到相位調制器輸出的1階邊帶；基于Sagnac環(huán)的載波抑制：在基于相位調制器的無本振微波光子下變頻結構中引入Sagnac環(huán)，實現對相位調制器輸出的中心載波抑制，保留1階邊帶。當驅動相位調制器的毫米波載波頻率發(fā)生改變，中心載波均能得到抑制，1階邊帶均能得到保留；光電探測：對基于Sagnac環(huán)的無本振微波光子下變頻輸出的1階或?1階邊帶進行直接探測，或相干探測，實現光電轉化，最終完成毫米波射頻信號到基帶信號的解調。

技術領域

本發(fā)明屬于微波光子學領域，更具體地，涉及一種基于Sagnac環(huán)的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(fā)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(fā)揮相干探測對微弱光信號檢測的性能優(yōu)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，傳統的無本振微波光子下變頻方法利用光濾波器提取承載信號的1階邊帶波長，然后利用直接探測或相干探測方法實現光電轉化，該方法中光濾波器中心波長需要根據1階邊帶光波長而調整，如果毫米波射頻載波頻率變化范圍過大，導致1階邊帶光波長超出光濾波器通帶范圍，則信號功率損耗增大，直至無法正確解調，即接收機帶寬有限。此外，通常的光濾波器通帶并不平坦，導致不同光波長通過后損耗不同，也使得接收機對不同載波頻率的毫米波信號的解調性能存在差異，不利于毫米波實現超寬帶跳頻傳輸。

發(fā)明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提出了一種基于Sagnac環(huán)的光子輔助超寬帶毫米波接收機，采用Sagnac環(huán)對無本振微波光子下變頻輸出信號的載波抑制，聯合光電探測技術，實現超寬帶毫米波射頻信號接收和解調，支撐毫米波無線通信大容量、遠距離傳輸。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種基于Sagnac環(huán)的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、Sagnac環(huán)及探測單元；

所述Sagnac環(huán)，用于對通過所述無本振微波光子下變頻結構得到的中心載波進行抑制，保留1階邊帶；

所述探測單元，用于對1階或-1階邊帶進行探測。

優(yōu)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、光隔離器及相位調制器。

優(yōu)選地，所述毫米波接收機還包括：保偏光耦合器；所述保偏光耦合器的第一端與所述光隔離器輸出端連接，所述保偏光耦合器的第二端與所述相位調制器的一端連接，所述相位調制器的另一端與所述保偏光耦合器的第四端連接，所述保偏光耦合器的第三端與所述探測單元連接。

優(yōu)選地，由所述保偏光耦合器的第二端、所述保偏光耦合器的第四端及所述相位調制器構成所述Sagnac環(huán)。