[發(fā)明專利]一種寬捕獲范圍頻率可調(diào)諧光生毫米波信號產(chǎn)生裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110545922.0
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113285761B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金曉峰;楊凌;王平;李杰;朱亞峰;金向東;謝銀芳
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/572
• 代理公司: 廈門原創(chuàng)專利事務(wù)所(普通合伙) 35101
• 代理人: 黃燦林

1.一種寬捕獲范圍頻率可調(diào)諧光生毫米波信號產(chǎn)生裝置，其特征在于：包括毫米波信號產(chǎn)生結(jié)構(gòu)、毫米波信號調(diào)制結(jié)構(gòu)、光延遲鑒相結(jié)構(gòu)以及反饋控制環(huán)路；

其中，所述毫米波信號產(chǎn)生結(jié)構(gòu)通過主激光器和從激光器產(chǎn)生的光信號拍頻得到毫米波信號，所述毫米波信號通過電光調(diào)制結(jié)構(gòu)調(diào)制到所述主激光器的光載波上，再通過光延遲鑒相結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個與毫米波信號頻率有關(guān)的誤差信號；

所述誤差信號通過所述反饋控制環(huán)路的控制，自適應(yīng)地改變所述從激光器的溫度與驅(qū)動電流，并協(xié)同調(diào)節(jié)所述主激光器和所述從激光器的輸出波長之差，最終保持毫米波信號頻率與相位的穩(wěn)定；并且改變所述光延遲鑒相結(jié)構(gòu)中可調(diào)光纖延遲線長度，可以實現(xiàn)毫米波信號頻率的寬捕獲范圍頻率可調(diào)諧。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生裝置，其特征在于：所述毫米波信號產(chǎn)生結(jié)構(gòu)包括：所述主激光器、所述從激光器、第一1×2光耦合器、2×2光耦合器、以及毫米波信號產(chǎn)生結(jié)構(gòu)高速光電探測器；

所述主激光和所述從激光器，分別產(chǎn)生特定波長的兩路光信號L1和L2；

所述主激光器選用窄線寬激光器；

所述光信號L1輸入所述第一1×2光耦合器，所述光信號L2輸入所述2×2光耦合器；

所述第一1×2光耦合器用于將所述主激光器輸出的光信號L1分為兩路光信號L11和L12；其中，所述光信號L11進入所述2×2光耦合器，所述光信號L12輸入所述毫米波信號調(diào)制結(jié)構(gòu)；

所述2×2光耦合器用于將所述光信號L11和所述光信號L2進行耦合輸入所述毫米波信號產(chǎn)生結(jié)構(gòu)高速光電探測器；

所述毫米波信號產(chǎn)生結(jié)構(gòu)高速光電探測器用于對耦合輸入的光信號進行拍頻，產(chǎn)生毫米波信號頻率為f_RF，并輸入毫米波信號調(diào)制結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生裝置，其特征在于：所述毫米波信號調(diào)制結(jié)構(gòu)包括：馬赫曾德爾電光調(diào)制器MZM和電功分器；

所述電功分器將毫米波信號分為射頻信號E1和射頻信號E2兩路，所述射頻信號E1進行信號的輸出，所述射頻信號E2輸入所述馬赫曾德爾電光調(diào)制器MZM的射頻輸入端，調(diào)節(jié)所述馬赫曾德爾電光調(diào)制器MZM的直流偏置電壓，使其工作在正交點，用于將光信號調(diào)制上射頻信號E2，從而輸出光信號L3至所述光延遲鑒相結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的產(chǎn)生裝置，其特征在于：所述光延遲鑒相結(jié)構(gòu)包括：第二1×2光耦合器、可調(diào)光纖延遲線、第一光延遲鑒相結(jié)構(gòu)高速光電探測器、第二光延遲鑒相結(jié)構(gòu)高速光電探測器、混頻器、以及低通濾波器；

所述第二1×2光耦合器，用于將光信號L3分為兩路光信號L31和光信號L32；

所述可調(diào)光纖延遲線用于配平兩路信號的延時一致的同時產(chǎn)生延時τ，從而使兩路信號產(chǎn)生相應(yīng)的相位差2πf_RFτ，輸出光信號L31’；

所述第一光延遲鑒相結(jié)構(gòu)高速光電探測器用于將光信號L31’轉(zhuǎn)換成射頻信號E3；

所述第二光延遲鑒相結(jié)構(gòu)高速光電探測器用于將光信號L32轉(zhuǎn)換成射頻信號E4；

所述混頻器用于將所述射頻信號E3與所述射頻信號E4進行混頻，得到相差信號；

所述低通濾波器用于對相差信號進行低通濾波，濾除高頻分量，得到直流的誤差信號輸入所述反饋控制環(huán)路；

對于由混頻器和低通濾波器組成的鑒相器結(jié)構(gòu)，僅當(dāng)輸入的信號同頻且正交時，輸出誤差信號為0，即鎖定點；理想情況下鎖定點可以有無窮多個，但受到實際器件帶寬的限制，相位鎖定在處，由此可以得到毫米波信號最終鎖定頻率因此，當(dāng)調(diào)節(jié)光纖延遲線的延時τ，可以實現(xiàn)毫米波信號頻率的寬范圍調(diào)諧；同時可以得到捕獲范圍為到即理論上系統(tǒng)產(chǎn)生的毫米波信號的頻率f_RF落在0到的捕獲范圍內(nèi)均可以被系統(tǒng)捕獲，通過從激光器溫度和驅(qū)動電流的共同調(diào)諧，最終穩(wěn)定信號頻率至

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的產(chǎn)生裝置，其特征在于：所述反饋控制環(huán)路包括：可控電流源和單片機控制電路；

所述可控電流源：根據(jù)輸入的誤差信號，自適應(yīng)改變輸入至所述從激光器驅(qū)動電流的大小，進而窄范圍高精度地改變所述從激光器輸出波長，保持毫米波信號頻率的鎖定；

所述單片機控制電路：由單片機對輸出的誤差信號進行采樣并進行處理，根據(jù)誤差電壓大小相應(yīng)調(diào)節(jié)所述從激光器的工作溫度，從而寬范圍低精度地改變所述從激光器輸出波長，實現(xiàn)對毫米波信號的寬范圍調(diào)諧作用。