[發明專利]一種光電融合大動態可重構變頻裝置與方法

有效

• 申請號: 202110032854.8
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112838894B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 韓秀友;白宇;王衛恒;付雙林;谷一英;趙明山
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H04B10/2575
• 分類號: H04B10/2575;G02F1/35
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 隋秀文

一種光電融合大動態可重構變頻裝置及方法，包括：激光器、可調光分路器、可調電分路器、第一電光調制單元、第二電光調制單元、第一直流偏置控制單元、第二直流偏置控制單元、本振信號源、固定電分路器、第一光放大單元、第二光放大單元、光電接收單元、可調諧電濾波單元。可調電分路器和可調光分路器分別分配進入第一電光調制單元和第二電光調制單元的待變頻信號功率比和輸入光波的功率比，實現對變頻過程中三階交調雜散分量的消除，獲得大的無雜散動態范圍。根據應用不同，通過開關切換工作在低通或高通模式，實現下變頻和上變頻的靈活重構。本發明解決了現有光子變頻系統的無雜散動態范圍小，變頻效率低等問題，并具有上下變頻靈活重構的能力。

技術領域

本發明屬于射頻信號處理技術領域，涉及一種光電融合大動態可重構變頻裝置與方法。

背景技術

頻率變換是射頻信號處理的重要功能之一，與傳統的電學變頻技術相比，光子變頻技術具有低損耗、大帶寬、高抗電磁干擾特性等優勢，在衛星通信、移動通信、雷達系統等領域中具有廣闊的應用前景。

光子變頻的基本過程是先將微波信號經過電光調制轉換至光域，在光域中對信號進行處理，最后經過光電探測輸出變頻后的信號。光子變頻具有處理帶寬大的優勢，并且可以實現將多個頻段微波信號一次進行變頻到目標頻段，克服了電學變頻技術中多次變頻導致的系統復雜等問題。

通常在光子變頻系統中由于光電器件的非線性響應，導致輸出信號中除了所需的目標信號之外，還會產生其它的非線性雜散成分，尤其是三階交調雜散分量，因其難以通過濾波器濾除，成為限制光子變頻系統動態范圍的重要因素，長期以來受到科學研究和工程技術人員的極大關注。

在先技術[1](C.K.Sun,R.J.Orazi,S.A.Pappert,and W.K.Burns,“Aphotonic-link millimeter-wave mixer using cascaded optical modulators and harmoniccarrier generation,”IEEE Photon.Technol.Lett.,vol.8,no.9,pp.1166–1168,Sep.1996.)中通過級聯兩個電光強度調制器，將本振信號和射頻信號分別在兩個調制器上進行雙邊帶調制，然后經過光電探測實現變頻的功能。由于級聯兩個調制器的插損較大，采用雙邊帶調制方式的光載波功率較高，而光載波并不攜帶本振或射頻信號的信息，因此該方案的變頻效率較低。另外，該方案尚沒有考慮變頻系統的動態范圍。

在先技術[2](P.X.Li,W.Pan,X.H.Zou,S.Pan,B.Luo,and L.S.Yan,“High-efficiency photonic microwave downconversion with full-frequency-rangecoverage,”IEEE Photon.J.,vol.7,no.4,pp.1–7,Aug.2015.)中通過級聯兩個偏振調制器，將本振信號和射頻信號分別在兩個調制器上進行雙邊帶調制，通過調節偏振控制器使兩調制器中的光載波處于180°反相狀態而相互抵消，來實現載波抑制功能，以提高變頻系統的轉換效率。該方案采用級聯電光調制器的方式會帶來較大的三階交調非線性失真，但尚未采取抑制三階交調失真的措施，因此系統的無雜散動態范圍受限。