[發明專利]微波光子環形器及提高微波通信信號收發端隔離度的方法

在審

• 申請號: 202111502854.6
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114189287A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 洪俊;鄧元祥;賀衛;王小虎;鄧媛;麻雨茂
• 申請（專利權）人: 湖南工學院
• 主分類號: H04B10/40
• 分類號: H04B10/40;H04B10/80
• 代理公司: 衡陽雁城專利代理事務所(普通合伙) 43231
• 代理人: 龍騰

1.微波光子環形器，其特征在于：由光電子器件組成并基于光電子器件的全頻段大帶寬特性擴展系統通信頻譜以實現寬帶信號處理，其包括三條微波光鏈路以及用于將三條微波光鏈路首尾連接成環的三個微波定向耦合器，所述三個微波定向耦合器中各有一個端口被用作環形器的端口，利用微波信號在微波定向耦合器中的耦合與傳輸特性并結合微波光鏈路的光-電轉換不可逆性、電-光轉換不可逆性實現環形器端口輸入與輸出信號的定向分流和完全隔離。

2.根據權利要求1所述的微波光子環形器，其特征在于：

所述微波光鏈路包括依次連接的激光器、電光強度調制器和光電探測器，所述激光器提供單頻光載波，所述單頻光載波經電光強度調制器被微波信號進行強度調制，再經所述光電探測器包絡檢波還原成微波信號；

所述微波定向耦合器除一個端口用作環形器的端口外，另兩個端口分別連接前一微波光鏈路的光電探測器的輸出端和后一微波光鏈路的電光強度調制器的輸入端，剩余端口連接匹配負載。

3.根據權利要求1所述的微波光子環形器，其特征在于：

所述微波光鏈路均包括依次連接的電光強度調制器和光電探測器，所有電光強度調制器通過一個分光器連接同一個激光器，所述激光器提供的單頻光載波經分光器分成三路分別傳輸至三條微波光鏈路并經所述電光強度調制器被微波信號進行強度調制，再經所述光電探測器包絡檢波還原成微波信號；

所述微波定向耦合器除一個端口用作環形器的端口外，另兩個端口分別連接前一微波光鏈路的光電探測器的輸出端和后一微波光鏈路的電光強度調制器的輸入端，剩余端口連接匹配負載。

4.根據權利要求2或3所述的微波光子環形器，其特征在于：所述單頻光載波E_in＝E₀e^jΩt，其中E₀為光載波幅值，Ω為光載波角頻率；所述電光強度調制器的偏置工作點調整至正交偏置點，通過電光強度調制器的已調光信號E_out＝E₁e^j(Ω-ω)t+E_ce^jΩt+E₁e^j(Ω+ω)t，其中E_c和E₁分別為載波與一階邊帶的幅值，E₁值遠小于E_c，ω為輸入微波信號角頻率；已調光信號通過光電探測器還原電信號的光電流值為I_p∝4ρE₁E_ccosωt，其中只包含原信號頻率分量，ρ為光電探測器的響應度。

5.根據權利要求2或3所述的微波光子環形器，其特征在于：所述三個微波定向耦合器分別為耦合器1、耦合器2和耦合器3，所述三條微波光鏈路分別為第一微波光鏈路、第二微波光鏈路和第三微波光鏈路；

所述耦合器1的2#端口作為環形器的端口1，所述耦合器1的1#端口和4#端口分別對應連接第三微波光鏈路的光電探測器的輸出端、第一微波光鏈路的電光強度調制器的輸入端；

所述耦合器2的2#端口作為環形器的端口2，所述耦合器2的1#端口和4#端口分別對應連接第一微波光鏈路的光電探測器的輸出端、第二微波光鏈路的電光強度調制器的輸入端；

所述耦合器3的2#端口作為環形器的端口3，所述耦合器3的1#端口和4#端口分別對應連接第二微波光鏈路的光電探測器的輸出端、第三微波光鏈路的電光強度調制器的輸入端；

所述端口1用于連接天線作為信號發送和接收端口，所述端口2連接信號接收器以接收由天線接收并經端口1傳輸過來的信號，所述端口3連接信號發射器以將擬發射的信號傳送至端口1再通過天線發送出去。

6.提高微波通信信號收發端隔離度的方法，其特征在于：構建三條由光電子器件組成的微波光鏈路并將各微波光鏈路通過三個微波定向耦合器依次首尾連接成環，從每個微波定向耦合器中選取一個端口作為環形器的端口，利用微波信號在微波定向耦合器中的耦合與傳輸特性并結合微波光鏈路的光-電轉換不可逆性、電-光轉換不可逆性實現環形器端口輸入與輸出信號的定向分流和完全隔離。