[發明專利]基于雙光梳的微波光子頻控陣信號產生裝置及輸出方法

在審

• 申請號: 202110595976.8
• 申請日: 2021-05-29
• 公開（公告）號: CN113422648A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 高永勝;王鑫圓;譚佳俊;董洪建;譚慶貴;樊養余;呂國云;梁棟;侯文棟
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/516;H04B10/54;H04B10/548;H01S1/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種基于雙光梳的微波光子頻控陣信號產生裝置及輸出方法，通過光學方法構造兩個光諧波邊帶，兩個光邊帶采用固定重頻差的兩套光梳，利用梳齒頻差的遞增效應，通過調整兩個光梳的重復頻率差、梳線個數，產生通道數可控、頻偏可控的多通道頻控陣信號。通過全光方法實現，因此具有大帶寬、頻率調諧、通道電磁兼容好、信號透明等特性。本發明利用微波光子技術大帶寬、低頻率相關損耗、抗電磁干擾等優勢，可解決傳統基于DDS、鎖相環、模擬倍頻和變頻的頻控陣信號產生方法存在的帶寬受限、調諧性差、電磁干擾等瓶頸，預期可顯著提高頻控陣信號的帶寬、波束調諧能力和抗電磁干擾能力的提升。

技術領域

本發明涉及微波光子技術領域，尤其是微波光子頻控陣信號產生裝置及方法。

背景技術

頻控陣相鄰陣元有一定的頻偏，波束強度是方向(包括方位角和俯仰角)和距離的函數。頻控陣通過動態控制頻偏，在距離維度上提供了更加靈活的波束掃描能力，因此在提升探測分辨率、抗欺騙式主瓣干擾、抗多徑干擾、射頻隱身等應用場景中展現出極大的應用潛力。

目前頻控陣系統中的多通道射頻信號產生一般通過直接數字頻率合成(DirectDigital Frequency Synthesis，DDS)、鎖相環、模擬倍頻和變頻(移頻)等方式實現。該種方式存在帶寬瓶頸、調諧性差、電磁干擾等問題，限制了頻控陣信號的帶寬、波束調諧能力和抗電磁干擾能力的提升。

利用微波光子技術大帶寬、低頻率相關損耗、抗電磁干擾等優勢，構造微波光子頻控陣信號產生系統，可預期提高波束帶寬、頻偏調諧能力和電磁干擾能力。但目前關于微波光子頻控陣的研究報道較少，缺乏利用微波光子技術產生頻控陣信號的有效裝置及方法。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于雙光梳的微波光子頻控陣信號產生裝置及輸出方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種雙光梳的微波光子頻控陣信號產生裝置如圖1所示，包括激光器、三個調制器(M1、M2、M3)，一個射頻源、兩個本振源、雙通道濾波器、光耦合器、光放大器、多通道濾波器、多個光電探測器(Photodiode，PD)；激光器的輸出口連接調制器M1的光信號輸入端；調制器M1光信號輸出端連接雙通道濾波器的公共輸入端；雙通道濾波器的兩個輸出端分別連接調制器M2和調制器M3的輸入端，調制器M2和調制器M3的輸出端分別進入光耦合器的兩個輸入端，光耦合器的共同輸出端連接光放大器的輸入端，光放大器的輸出端連接多通道濾波器的公共端，多通道濾波器的每個通道輸出端分別連接PD，多個PD輸出所需要的多通道頻控陣信號；射頻源連接調制器M1的射頻輸入口，兩個本振源分別連接調制器M2和調制器M3的射頻輸入口。

本發明還提供一種基于雙光梳的微波光子頻控陣信號產生裝置的輸出方法，包括以下步驟：

步驟1：從激光器輸出的光載波注入到調制器M1中；

步驟2：頻率為f₀的射頻信號通過接調制器M1調制光載波，調制器M1輸出相對頻率為mf₀和nf₀的光諧波邊帶，其中m、n均為整數且mn；

步驟3：調制器M1輸出的光信號進入雙通道濾波器，兩個光邊帶被分離，分別從雙通道濾波器的兩個通道輸出；

步驟4：濾波器第一個通道輸出的頻率較高的光邊帶mf₀進入調制器M2，被1號本振源調制，產生具有K個梳線、重復頻率為f₁的光梳，K為整數，每個梳線均為光邊帶mf₀的復制；

步驟5：濾波器第二個通道輸出的頻率較低的光邊帶nf₀進入調制器M3，被頻率為f₂的本振信號調制，產生具有K個梳線、重復頻率為f₂的光梳，每個梳線均為光邊帶nf₀的復制；