一種可重構的微波光子下變頻方法，其旨在于提供一種能夠滿足任意頻段、寬帶射頻信號的微波光子下變頻的需求，同時降低對高頻電學本振信號源要求的下變頻方法，避免使用高頻電學本振源。對光混頻結構中輸入的光頻梳信號進行濾波，分別產生兩個頻率不同的光載波，實現頻率間隔可調的光學本振；將待處理的射頻信號通過光混頻結構中的相位調制器調制在其中一個光載波上，將電學本振信號通過光混頻結構中的另外一個相位調制器調制在另外一個光載波上，相位調制產生的相鄰一階光邊帶進行拍頻并由光電探測器進行檢測，得到下變頻信號；通過改變光學本振的頻率間隔和設置電學本振的頻率，實現不同頻段和帶寬射頻信號的可重構微波光子下變頻。
【技術實現步驟摘要】
一種可重構的微波光子下變頻方法及裝置
本專利技術屬于微波光子
，具體涉及一種可重構的微波光子下變頻方法及微波光子下變頻裝置。
技術介紹
混頻器是通信系統中不可或缺的變頻基本器件，隨著高載頻、大寬帶光載微波系統成為未來光纖通信的發展趨勢，傳統電學的變頻技術受到工作帶寬限制、隔離度低、損耗大以及轉換效率低等問題的影響，越來越難以滿足當前的需求。微波光子變頻技術充分利用光子技術的帶寬大、傳輸損耗低、隔離度高等優點，實現對高頻射頻信號到中頻或者基頻的下變頻，在無線通信系統、相控陣雷達和電子戰系統中應用廣泛。發展微波光子變頻技術對于產生、接收、處理分析高頻、寬帶射頻信號特別重要。通常，基于微波光子技術的下變頻方法有串聯或并聯電光調制法(HaasBM,MurphyTE.Linearizeddownconvertingmicrowavephotoniclinkusingdual-wavelengthphasemodulationandopticalfiltering[J].IEEEPhotonicsJournal,2011,3(1):1-12.TangZZ,PanSL.AReconfigurablePhotonicMicrowaveMixerUsinga90°OpticalHybrid[J].IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,2016,64(9):3017-3025.)、光電振蕩法(TangZZ,ZhangFZ,PanSL.Photonicmicrowavedownconverterbasedonanoptoelectronicoscillatorusingasingledual-driveMach-Zehndermodulator[J].Opticsexpress,2014,22(1):305-310.)、光頻梳外差法(FangX,BaiM,YeXZ,ZhengZ.Ultra-broadbandmicrowavefrequencydown-conversionbasedonopticalfrequencycomb[J].Opticsexpress,2015,23(13):17111-17119.)。其中串聯或并聯電光調制法通過將待處理射頻信號和電學本振信號分別加載到兩個不同的電光調制器上，利用光濾波器選擇兩個頻率相鄰的調制光邊帶，然后通過光電探測器拍頻實現下變頻，該方案需要高頻的電學本振源，且由于受到光濾波器濾波帶寬限制，待處理的射頻信號頻率范圍受限，轉換效率低；光電振蕩法利用電-光-電振蕩原理實現高質量本振信號的產生，無需額外提供高頻電學本振信號，但由于振蕩系統和寬帶的微波器件的存在，增加了系統復雜度和成本；光頻梳外差法利用加載了待處理射頻信號的調制光邊帶與光頻梳進行外差拍頻，可實現任意頻段射頻信號的下變頻處理，且無需額外的電學本振信號，但由于僅僅采用光頻梳作為光學本振源，下變頻的中頻信號頻率無法靈活控制，對不同帶寬的射頻信號較難處理。目前，亟需發展一種能夠滿足任意頻段、寬帶射頻信號的微波光子下變頻的需求，同時降低對高頻電學本振信號源要求的下變頻方法。為了解決以上問題，本專利技術通過在光混頻結構中實現頻率間隔可調的光學本振，并結合頻率可調的電學本振，對高頻射頻信號實現靈活、寬帶的下變頻，具有光學本振頻率間隔可調、電學本振頻率低、靈活、可重構、操作簡便的特點。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種能夠滿足任意頻段、寬帶射頻信號的微波光子下變頻的需求，同時降低對高頻電學本振信號源要求的下變頻方法，避免使用高頻電學本振源。本專利技術的一種可重構的微波光子下變頻方法，鎖模激光器輸出的光頻梳信號進入到由光分束器和光合束器等組成的光混頻結構，在光混頻結構的上、下兩臂上，光頻梳信號由可調光濾波器分別濾出不同頻率的光載波，形成頻率間隔可調的光學本振，兩光載波分別經由偏振控制器進入到相位調制器，待處理射頻信號和電學本振信號分別加載到兩相位調制器上，對兩個光載波進行調制，調制后的光載波通過光合束器合路成為光混頻結構的輸出光信號，之后光信號進入光電探測器進行光電檢測，從兩相位調制產生的相鄰一階光邊帶的拍頻信號，得到下變頻信號。上述技術方案中，通過在光混頻結構中獲得頻率間隔可調的光學本振，實現微波光子下變頻，光混頻結構是由光分束器和光合束器等組成的干涉結構，光混頻結構的上臂包括依次光連接的可調光濾波器Ⅰ、偏振控制器Ⅰ和相位調制器Ⅰ，光混頻結構的下臂包括依次光連接的可調光濾波器Ⅱ、偏振控制器Ⅱ和相位調制器Ⅱ。上述技術方案中，鎖模激光器輸出光頻梳信號的重復頻率為fs，光混頻結構上、下臂上光載波的頻率差為Nfs，此即光學本振的頻率間隔，在相位調制器Ⅰ的電極上加載頻率為fR的待處理射頻信號，在相位調制器Ⅱ的電極上加載頻率為fL的電學本振信號，得到下變頻信號頻率為|fR-Nfs|±fL，滿足N為正整數，且fs>|fR-Nfs|±fL。上述技術方案中，針對不同頻段和帶寬的射頻信號，改變光混頻結構中的可調光濾波器的中心波長，從而改變并聯上、下臂中兩個光載波的頻率差，即改變光學本振的頻率間隔，并設置不同電學本振頻率，實現可重構的微波光子下變頻。本專利技術還提供了一種可重構的微波光子下變頻裝置，包括鎖模激光器、光混頻結構、電學本振源和光電探測器。所述光混頻結構包括光分束器和光合束器，光分束器和光合束器之間連接有光混頻結構的上臂和光混頻結構的下臂；光混頻結構的上臂：包括依次光連接的可調光濾波器Ⅰ、偏振控制器Ⅰ和相位調制器Ⅰ；光混頻結構的下臂：包括依次光連接的可調光濾波器Ⅱ、偏振控制器Ⅱ和相位調制器Ⅱ。上述技術方案中，待處理射頻信號輸出與相位調制器I的電極通過電連接，電學本振源輸出與相位調制器Ⅱ的電極通過電連接。上述技術方案中，鎖模激光器產生光頻梳信號，且光頻梳重復頻率為fs，光混頻結構的上臂和光混頻結構的下臂上兩光載波的頻率差為Nfs，此即光學本振的頻率間隔；上述技術方案中，在相位調制器Ⅰ的電極上加載頻率為fR的待處理射頻信號，在相位調制器Ⅱ的電極上加載頻率為fL的電學本振信號，所得下變頻信號頻率為|fR-Nfs|±fL，滿足N為正整數，且fs>|fR-Nfs|±fL。本專利技術的有益效果是：本專利技術由鎖模激光器、光混頻結構、電學本振源和光電探測器組成，通過改變光混頻結構上、下臂中光載波構成的光學本振的頻率間隔和設置電學本振頻率，將任意頻段、帶寬的射頻信號下變頻到中頻或基頻頻段，獲得靈活、可重構的微波光子下變頻系統；利用光學本振的可調頻率間隔大大降低對電學本振信號頻率的要求。附圖說明圖1是本專利技術一種可重構的微波光子下變頻裝置圖；圖2是本專利技術實施例中通過改變光混頻結構的上、下臂中光學本振的頻率間隔和電學本振頻率大小，記錄的不同頻率的待處理射頻信號下變頻到同一頻率的中頻信號的示意圖；圖3是本專利技術實施例中通過改變電學本振頻率大小，記錄的同一待處理射頻信號下變頻到不同頻率的中頻信號的示意圖。其中附圖1標記：1-鎖模激光器、2-光分束器、31-可調光濾波器Ⅰ、41-偏振控制器Ⅰ、51-相位調制器Ⅰ、32-可調光濾波器Ⅱ、42-偏振控制器Ⅱ、52-相位調制器Ⅱ、6-電學本振源、7-光合束器、8-光電本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種可重構的微波光子下變頻方法，其特征在于，包括以下步驟：在光混頻結構中對輸入的光頻梳信號進行濾波，分別產生兩個頻率不同的光載波，實現頻率間隔可調的光學本振；將待處理的射頻信號通過光混頻結構中的相位調制器調制在其中一個光載波上，將電學本振信號通過光混頻結構中的另外一個相位調制器調制在另外一個光載波上，相位調制產生的相鄰一階光邊帶進行拍頻并由光電探測器進行檢測，得到下變頻信號；通過改變光學本振的頻率間隔和設置電學本振的頻率，實現不同頻段和帶寬射頻信號的可重構微波光子下變頻。
【技術特征摘要】
1.一種可重構的微波光子下變頻方法，其特征在于，包括以下步驟：在光混頻結構中對輸入的光頻梳信號進行濾波，分別產生兩個頻率不同的光載波，實現頻率間隔可調的光學本振；將待處理的射頻信號通過光混頻結構中的相位調制器調制在其中一個光載波上，將電學本振信號通過光混頻結構中的另外一個相位調制器調制在另外一個光載波上，相位調制產生的相鄰一階光邊帶進行拍頻并由光電探測器進行檢測，得到下變頻信號；通過改變光學本振的頻率間隔和設置電學本振的頻率，實現不同頻段和帶寬射頻信號的可重構微波光子下變頻。2.根據權利要求書1所述的一種可重構的微波光子下變頻方法，其特征在于：所述光混頻結構包括光分束器(2)和光合束器(7)，光分束器(2)和光合束器(7)之間連接有光混頻結構的上臂和光混頻結構的下臂；光混頻結構的上臂：包括依次光連接的可調光濾波器Ⅰ(31)、偏振控制器Ⅰ(41)和相位調制器Ⅰ(51)；光混頻結構的下臂：包括依次光連接的可調光濾波器Ⅱ(32)、偏振控制器Ⅱ(42)和相位調制器Ⅱ(52)。3.根據權利要求書1所述的一種可重構的微波光子下變頻方法，其特征在于：所述光頻梳信號是由鎖模激光器(1)產生，且光頻梳重復頻率為fs，光混頻結構的上臂和光混頻結構的下臂上兩光載波的頻率差為Nfs，此即光學本振的頻率間隔；在相位調制器Ⅰ(51)的電極上加載頻率為fR的待處理射頻信號，在相位調制器Ⅱ(52)的電極上加載頻率為fL的電學本振信號，所得下變頻信...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張尚劍，鄒新海，王恒，張雅麗，劉永，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川,51
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