[發(fā)明專利]一種基于載波抑制的寬帶高靈敏度毫米波接收系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110702603.6
• 申請(qǐng)日: 2021-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113452452B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘆啟超;陶理;李仁杰;王之立;陳曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心
• 主分類號(hào): H04B10/63
• 分類號(hào): H04B10/63;H04B10/54;H04B10/50
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;劉琰

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于載波抑制的寬帶高靈敏度毫米波接收系統(tǒng)，其中：基于載波抑制雙波長(zhǎng)生成結(jié)構(gòu)包括：微波源產(chǎn)生的單音信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度調(diào)制器，強(qiáng)度調(diào)制器工作在載波抑制點(diǎn)，產(chǎn)生兩條相干的波束；基于強(qiáng)度調(diào)制器的微波光子下變頻結(jié)構(gòu)包括：將射頻載波信號(hào)利用強(qiáng)度調(diào)制器調(diào)制到載波抑制雙波長(zhǎng)生成結(jié)構(gòu)中的一束光波上，利用布拉格光纖光柵濾波保留?1階邊帶；零差相干探測(cè)單元包括：利用載波抑制雙波長(zhǎng)生成結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的另一束光波和微波光子下變頻輸出的?1階邊帶進(jìn)行零差相干探測(cè)，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化，完成毫米波射頻信號(hào)到基帶信號(hào)的解調(diào)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)任意毫米波射頻信號(hào)下變頻，支撐毫米波無(wú)線通信大容量、遠(yuǎn)距離傳輸，原理簡(jiǎn)潔，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及片上微波光子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于載波抑制的寬帶高靈敏度毫米波接收系統(tǒng)。

背景技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)更高速率更大帶寬的無(wú)線通信，通信頻率向更高頻段演進(jìn)，毫米波段由于其數(shù)個(gè)GHz的可用頻譜資源，是未來(lái)無(wú)線通信的發(fā)展方向。受到基帶信號(hào)處理速率和模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器件瓶頸制約，直接對(duì)數(shù)GHz帶寬的毫米波射頻信號(hào)進(jìn)行直接檢測(cè)，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(shù)可將毫米波射頻信號(hào)直接變換到基帶，充分利用光學(xué)器件帶寬大、損耗低等特點(diǎn)，能降低高頻射頻信號(hào)混頻、濾波的代價(jià)。典型微波光子下變頻方法首先對(duì)接收到的射頻信號(hào)進(jìn)行電光調(diào)制，然后選擇合適頻率的射頻本振驅(qū)動(dòng)級(jí)聯(lián)的電光調(diào)制器，再利用可調(diào)諧光濾波器選擇射頻信號(hào)調(diào)制的光波長(zhǎng)和射頻本振調(diào)制的光波長(zhǎng)進(jìn)行光外差，實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)下變頻。對(duì)于毫米波信號(hào)下變頻，使用兩個(gè)或以上的激光器不僅會(huì)增加系統(tǒng)成本，而且不同激光器的線寬和相干性問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的漂移。此外，通常的微波光子下變頻方法輸出的信號(hào)通常為中頻信號(hào)，無(wú)法與相干探測(cè)技術(shù)聯(lián)合起來(lái)，不能發(fā)揮相干探測(cè)對(duì)微弱光信號(hào)檢測(cè)的性能優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)的微波光子下變頻方法利用光濾波器提取承載信號(hào)的1階邊帶波長(zhǎng)，然后利用直接探測(cè)或相干探測(cè)方法實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化，該方法中光濾波器中心波長(zhǎng)需要根據(jù)1階邊帶光波長(zhǎng)而調(diào)整，如果毫米波射頻載波頻率變化范圍過(guò)大，導(dǎo)致1階邊帶光波長(zhǎng)超出光濾波器通帶范圍，則信號(hào)功率損耗增大，直至無(wú)法正確解調(diào)，即接收機(jī)帶寬有限。此外，通常的光濾波器通帶并不平坦，導(dǎo)致不同光波長(zhǎng)通過(guò)后損耗不同，也使得接收機(jī)對(duì)不同載波頻率的毫米波信號(hào)的解調(diào)性能存在差異，不利于毫米波實(shí)現(xiàn)超寬帶跳頻傳輸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種基于載波抑制的寬帶高靈敏度毫米波接收系統(tǒng)，采用載波抑制方式生成雙波長(zhǎng)，結(jié)合微波光子下變頻，再聯(lián)合零差相干探測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超寬帶、高靈敏度毫米波射頻信號(hào)接收和解調(diào)，支撐毫米波無(wú)線通信大容量、遠(yuǎn)距離傳輸。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種基于載波抑制的寬帶高靈敏度毫米波接收系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：基于載波抑制雙波長(zhǎng)生成結(jié)構(gòu)、基于強(qiáng)度調(diào)制器的微波光子下變頻結(jié)構(gòu)、零差相干探測(cè)單元；其中：

基于載波抑制雙波長(zhǎng)生成結(jié)構(gòu)包括：微波源產(chǎn)生的單音信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度調(diào)制器，強(qiáng)度調(diào)制器工作在載波抑制點(diǎn)，產(chǎn)生兩條相干的波束；

基于強(qiáng)度調(diào)制器的微波光子下變頻結(jié)構(gòu)包括：將射頻載波信號(hào)利用強(qiáng)度調(diào)制器調(diào)制到載波抑制雙波長(zhǎng)生成結(jié)構(gòu)中的一束光波上，再利用布拉格光纖光柵濾波保留-1階邊帶；

零差相干探測(cè)單元包括：利用載波抑制雙波長(zhǎng)生成結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的另一束光波和微波光子下變頻輸出的-1階邊帶進(jìn)行零差相干探測(cè)，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化，最終完成毫米波射頻信號(hào)到基帶信號(hào)的解調(diào)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的所述基于載波抑制雙波長(zhǎng)生成結(jié)構(gòu)中：