[發明專利]一種基于光子技術的高頻寬帶跳頻信號產生裝置及其方法

有效

• 申請號: 202110323027.4
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113206706B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 王國棟;趙尚弘;李軒;朱子行;蔣煒;高從芮;黃藍鋒;李赫;孟晴晴;周逸瀟
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B1/7136
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

提供一種基于光子技術的高頻寬帶跳頻信號產生裝置，包括激光器、低頻跳頻信號、雙偏振正交相移鍵控調制器DPQPSKM、偏振控制器、光環行器、偏振分束器、射頻本振信號、光頻移模塊、檢偏器、光電探測器。用電光調制器對激光源輸出的光載波和低頻跳頻信號進行電光調制，產生偏振正交的兩路雙波長光信號，經過偏振控制器后發生干涉，得到兩路偏振正交的單頻光信號，分別沿順/逆時針傳輸方向進入薩格納克環結構，正向輸入光頻移模塊的單頻光信號受到調制發生頻移；經過檢偏器偏振合路后進入探測器拍頻，實現對低頻跳頻信號的倍頻和上變頻操作。本發明利用光學手段將低頻跳頻信號的工作頻段提升至高頻域且工作帶寬成倍數擴大，系統控制靈活，調諧范圍大。

技術領域

本發明屬于微波光子信號產生技術領域，具體涉及一種基于光子技術的高頻寬帶跳頻信號產生裝置及其方法。

背景技術

微波跳頻信號在無線通信、雷達探測、電子戰等領域被廣泛應用。隨著技術的進步，這些應用場景對微波跳頻信號的要求越來越向高頻域、大帶寬方向拓展。高頻寬帶的跳頻信號可以有效提高通信傳輸容量、提高雷達探測精度以及在電子對抗中提高抗干擾能力和降低被截獲概率。然而，由于電子瓶頸的存在，基于傳統電學方法產生的跳頻信號帶寬(～百MHz)和工作頻段(～GHz)有限，要實現高頻寬帶的微波跳頻信號產生則需要多級倍頻和變頻，極大地增加整個系統的體積、重量、功耗、成本以及帶來信號質量的惡化。

微波光子技術利用光學手段實現微波信號的產生、傳輸、處理和控制，具有高頻、寬帶、低傳輸損耗、抗電磁干擾等優勢。結合2020年綜述論文：“Liu，Fok.Ultrafast andWideband Microwave Photonic Frequency-Hopping Systems：A Review[J].AppliedSciences，2020，10(2)：521.”的論述，目前采用微波光子技術產生高頻寬帶微波跳頻信號的方案主要有以下幾種：(1)利用基帶編碼信號控制電光調制器的工作偏置點來實現開關功能，從而使基帶編碼信號的不同電平對應整個系統的不同頻率輸出；(2)利用基帶編碼信號控制直調激光器輸出，結合光外差法直接產生多階跳頻信號；(3)利用基帶編碼信號控制可調諧濾波器的通帶得到不同的頻率輸出，實現多階跳頻信號產生；(4)基于頻時映射法實現多階跳頻信號產生。

然而上述方案都存在著一定的局限性：方案(1)只能產生2階跳頻信號，要產生多階跳頻信號需進行鏈路結構的級/串聯，導致系統復雜且性能惡化；方案(2)與方案(3)的信號調制速率、跳頻速率、帶寬等受到直調激光器或可調諧濾波器的限制，且穩定性易受環境影響；方案(4)中實現頻時映射的器件多具有體積大、調諧性能差、不易操作等缺點。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種基于光子技術的高頻寬帶跳頻信號產生裝置，包括激光器1、低頻跳頻信號2、雙偏振正交相移鍵控調制器DPQPSKM3、偏振控制器A4、光環行器5、偏振分束器6、射頻本振信號7、光頻移模塊8、偏振控制器B 9、檢偏器10、光電探測器11；其中

激光器1與雙偏振正交相移鍵控調制器3相連接，激光器1輸出的光載波在雙偏振正交相移鍵控調制器3中受低頻跳頻信號2調制；

雙偏振正交相移鍵控調制器3的輸出與偏振控制器A 4、光環行器5、檢偏器10、光電探測器11依次連接，具體為：雙偏振正交相移鍵控調制器3的輸出端與偏振控制器A4的輸入端相連，偏振控制器A4的輸出端與光環行器5的輸入端相連，光環行器5的第二輸出端5-2與檢偏器10的輸入端相連，檢偏器10的輸出端與光電探測器11的輸入端相連；

光環行器5的第一輸出端5-1與偏振分束器6的輸入端相連接，偏振分束器6的第一輸出端6-1與光頻移模塊8的輸入端連接，光頻移模塊8的輸出端與偏振控制器B 9的輸入端連接，偏振控制器B 9輸出端與偏振分束器6的第二輸出端6-2相連接，構成薩格納克環結構；

光頻移模塊8受射頻本振信號7調制。