[發明專利]一種基于光子信道化采樣的寬帶信號接收方法與裝置

有效

• 申請號: 202111348791.3
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN113992275B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 金曉峰;王平;楊凌;李杰;朱亞峰;魏兵;金向東
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61
• 代理公司: 廈門原創專利事務所(普通合伙) 35101
• 代理人: 吳金森

本發明裝置將設計內容分為射頻鏈路前端和射頻鏈路后端兩方面，射頻鏈路前端主要完成電光轉換、信道化、光電下變頻和模數轉換四部分，其中信道化過程分為光域粗濾波，電域濾波和數字域精細濾波三部分設計接收方案。在射頻鏈路后端，對示波器采樣得到的數字信號進行頻譜拼接和信號重建，分為單個信道估計與補償、信號拼接和重建信號的整體補償三部分依次進行。因此，本發明裝置可適用于寬帶捷變信號的并行處理，以及大帶寬、多頻點、高精度信號的實時監測。

技術領域

本發明屬于光電技術領域，具體涉及一種基于光子信道化采樣的寬帶信號接收方法與裝置。

背景技術

當今世界，民用信息巨量生產、高速傳播，待處理的海量數據對接收端的信號處理提出了很高的要求；軍事戰爭對于實時偵察和警戒的需求也逐漸提高，寬帶捷變信號的精確感知和實時偵測成為眾多應用的核心使能技術。

光學鏈路具有損耗低，速度快，瞬時帶寬大以及抗電磁干擾能力強等優點，信道化接收克服了超寬帶信號模擬處理的電子瓶頸，基于微波光子學的寬帶射頻信號的信道化接收方法是將天線接收到的寬帶射頻信號通過直接調制、光學鎖定或外差調制等方法調制到光載波上，在光域或電域實現頻段劃分，將寬譜信號劃分為多個窄帶信號并行地進行數字化處理，增大了接收機的接收帶寬，緩解了后續的數字信號處理的壓力。基于光子信道化采樣的接收技術具有相對較高的分辨率、較大的光瞬時帶寬和并行的寬帶測量等優勢，可以實現多頻點信號的實時接收，其中的很多技術也可以應用于頻率測量、自動控制、通信等領域。

現有的基于微波光子的信道化接收技術可以分為兩類，分別可以歸納為基于通帶連續的光濾波器組的射頻信道化接收技術和基于梳狀光源的射頻信道化接收技術。基于通帶光濾波器組的射頻信道化接收技術方案的優勢在于只需要單個光載波，結構較為簡單，但為了充分抑制信道串擾與雜音，系統中所使用的光濾波器組必須具有平頂陡邊的光譜響應；一個待處理光信號依次通過一組光濾波器會有明顯的衰減；光濾波器的通帶頻率也容易受到環境溫度的影響而發生漂移，因此需要對每一個光濾波器增加溫度控制模塊以保證每個濾波器的通帶覆蓋所對應的子頻帶。為了改進由于光濾波器組帶來的信道化性能的限制，避免使用多個光濾波器，人們提出了基于梳狀光源的信道化接收機。

基于單個光學頻率梳的寬帶射頻信道化接收技術的優勢在于只需要單個梳狀光域濾波器，結構也較為簡單；但是借助光濾波器實現信道劃分時，系統中所使用的梳狀濾波器的各個傳輸峰也必須具有平頂陡邊的光譜響應；受限于光學器件的響應性能，該方法一般僅能用于瞬時頻譜分析中，很難應用在寬帶信號接收中。基于相干光學頻率梳的超寬帶高精度的偵察接收，先在光域對寬帶射頻信號進行較粗的信道化濾波，將濾出的每個信道的光信號通過光電探測轉換到電域，在電域和數字域上進行精細濾波，克服了光域濾波器帶寬較寬的限制。

發明內容

鑒于上述，本發明提供了一種基于光子信道化采樣的寬帶信號接收方法與裝置，本裝置采用基于相干光學頻率梳的思想設計射頻鏈路，針對射頻鏈路存在的問題設計數字域補償濾波算法，實現寬帶信號的信道化接收、并行處理和無失真重建。

一種基于光子信道化采樣的寬帶信號接收方法與裝置，其特征在于：射頻鏈路包括激光器、光功分器、雙平行電光調制器(DPMZM)、電光調制器(MZM)、2個N通道波分解復用器、2N個偏振控制器和N個相干接收模塊，其中：

所述N為寬帶信號信道化的數目；

所述光功分器將所述激光器產生的光信號分為兩路，分別輸入到所述DPZMZ和MZM中作為輸入光載波信號；

所述MZM用于調制待接收的寬帶信號，調制器工作在最小點，調制方式為雙邊帶載波抑制調制，調制得到的寬帶信號輸入到所述第一N通道波分解復用器中；

所述DPMZM用于調制本振信號得到本振光頻梳，由兩個性能相同的子調制器并聯后與主調制器級聯而成，子調制器工作在最小點，主調制器工作在最大點，調制得到的本振光頻梳信號輸入到所述第二N通道波分解復用器中；