一種可切換啁啾符號可抗色散衰落的啁啾信號產生方案制造技術

本發明專利技術提出了一種可切換啁啾符號可抗色散衰落的啁啾信號產生方案，合理的改變驅動信號的相位就可以在拍頻的時候產生啁啾符號相反的啁啾信號，繼而切換單啁啾和雙啁啾，并且這個方案提出了載波抑制的啁啾信號單邊帶調制，這可以有效避免由于光纖傳輸中色散引起的幅度衰落，同時又能消除拍頻后落在啁啾信號帶內的干擾信號。這些研究成果所提出的方案基于DP

【技術實現步驟摘要】
一種可切換啁啾符號可抗色散衰落的啁啾信號產生方案


[0001]本專利技術涉及光通信領域，尤其涉及啁啾信號的產生方案設計與消除在傳輸中由色散引起的幅度衰落效應，提供一種系統性能高、結構復雜度低、成本低的可切換啁啾符號可抗色散衰落的雙頻段啁啾信號實現方法和系統。

技術介紹

[0002]雷達(Radar)是Radio Detection and Ranging縮寫的音譯，其基本工作原理是使用調制的發射信號和特定的天線向空間某區域發射電磁波以捕獲目標，搜索到的目標會將一部分能量返回到雷達系統中，并交由接收機處理，進而得到目標的相關空間位置信息。目前，雷達已經廣泛的應用在軍事和現代生活中并承擔著重要角色。例如，雷達常被用作軍事目標追蹤、偵察地面危險物品、勘探資源、交通測速、風暴預警等。現代雷達系統主要包括發射、收發天線、接收和處理信號等模塊。其中，信號源是雷達發射模塊的核心組件之一，發射信號的參數指標會直接影響到雷達系統的探測性能。一般來說，雷達波形需滿足：可以提供足夠的能量，以滿足雷達系統的發射功率；大的時間帶寬積特性，以提高雷達的探測性能；對干擾回波起到抑制作用。
[0003]線性啁啾信號擁有強大的脈沖壓縮能力，打破了脈沖信號帶寬與時寬的制約關系，可同時提高雷達系統的探測范圍和分辨力，因而在現代雷達系統中有著廣泛的應用。然而，若待測目標處于運動狀態且具有較大的速度，則會受到多普勒頻移效應的影響引起較大的測距誤差，此現象被稱作距離
?
多普勒耦合效應。在現代工程中，為消除此類測量誤差，經常在發射機中發射一對相反啁啾率的單啁啾信號或直接發射一種同時包含互補啁啾率的雷達波形，即雙啁啾信號。因此，大TBWP的高質量雙啁啾信號不僅擁有著強大的脈沖壓縮能力，還可以進一步減小由多普勒耦合效應帶來的測距誤差，因而在雷達系統中有著廣泛的應用。早期的雙啁啾信號是在電域中直接生成，例如石英晶體、LC振蕩電路以及數字合成技術等。但是由于電子器件速率的限制，使得生成的雙啁啾微波信號的中心頻率和帶寬普遍偏小，這將直接影響現代雷達系統的探測性能。
[0004]為了克服電子器件的瓶頸問題，除了研發新材料、新技術以及開發新型器件之外，人們又另辟蹊徑，探索將光子學技術與微波技術相結合的方法產生和處理微波毫米波信號，以更好地解決通信與信息科學中的種種關鍵問題。因此，逐漸形成了一個融合光子學和微波技術優勢的新興交叉學科——微波光子學。目前，已經報道了很多種基于光子學技術的線性啁啾信號產生方法主要包括以下三種：(1)基于直接空
?
時域脈沖整形的線性啁啾信號產生。這是一種基于直接時空(DST)映射產生線性啁啾的方法，輸入的光信號被轉換為空間模式，在空間域中進行處理，然后由DST脈沖整形器轉換回時域。產生的信號具有較大的可調范圍，但是系統體積大且穩定性差。(2)基于光譜整形與頻率
?
時間映射的線性啁啾信號產生。該方法的系統主要由脈沖光源、光頻譜濾波器、色散器件和光電二極管構成。其中脈沖光源用來產生時域窄脈沖信號，光頻譜濾波器的作用是對光脈沖的頻譜整形，色散元件用來產生頻率
?
時間映射效應，通常采用一段單模光纖或者一個啁啾光纖光柵來實現。而
所生成波形的時間長度最多只能限制在幾納秒內，這會限制在雷達系統中的應用。(3)基于外相位調制的線性啁啾信號產生。此方法當前產生信號的帶寬受調制指數的限制，TBWP較小、頻率較低。
[0005]在對線性啁啾信號產生技術的調研后發現，基于外調制法的雙啁啾信號產生技術是目前最具潛力的發展方向。該方法產生結構簡單、產生的雷達信號經過匹配濾波器后，信號會被壓縮，并產生很高的自相關峰，從而有效的克服雷達信號接收過程中噪聲的影響，提高雷達分辨率。

技術實現思路

[0006]本專利技術提出了一種基于雙極化雙平行馬赫
?
曾德爾調制器(DP
?
DPMZM)結構產生雙頻段啁啾信號方案，合理的改變驅動信號的相位就可以在拍頻的時候產生啁啾符號相反的啁啾信號，繼而切換單啁啾和雙啁啾，并且這個方案提出了載波抑制的啁啾信號單邊帶調制，這可以有效避免由于光纖傳輸中色散引起的幅度衰落，同時又能消除拍頻后落在啁啾信號帶內的干擾信號。這些研究成果大大提高系統的靈活性，有望為未來高性能雷達技術的發展提供技術支撐。
[0007]來自LD的光波注入進DP
?
DPMZM后被分為兩路，上支路注入進DPMZM1(MZM1與MZM2組成),其中MZM1與MZM2都偏置在最小偏置點，其中MZM1被射頻信號V1cos(ω
m
t)驅動，然后這個射頻信號經過相移器產生90
°
相移后驅動MZM2，MZM1與MZM2采用推挽模式，此時通過改變主MZM的偏置電壓即可實現不同階數的單邊帶調制或者產生四尺光頻梳，這為在拍頻后切換啁啾符號奠定了基礎。另一束光波注入進下支路中的DPMZM2(MZM3與MZM4組成)，MZM3偏置在正交偏置點，被V2cos(kt2)與V2cos(kt2+π/2)驅動，MZM4空載，并且調整主MZM的偏置電壓，引入180
°
相位差，MZM3與MZM4合路后可以產生載波抑制的單邊帶啁啾信號。上下兩支路同相合路后在光電二極管進行光電探測即可產生可切換啁啾的抗色散衰落的啁啾信號。
[0008]在上支路，MZM1和MZM2偏置在最小偏置點(MITP)，其中MZM1由射頻信號V1cos(ω
m
t)驅動，然后射頻信號經過相移器相移90
°
后驅動MZM2,在這時改變主MZM的偏置電壓可以產生不同的邊帶情況。
[0009](1)偏置電壓為V
π/2
,DPMZM1產生負一階邊帶和正三階邊帶
[0010][0011](2)偏置電壓為
?
V
π/2
,DPMZM1產生負三階邊帶和正一階邊帶
[0012][0013](3)偏置電壓為0時，產生正負一階邊帶和正負三階邊帶
[0014][0015]其中V
π/2
是MZM的半波電壓。
[0016]在下支路，MZM3偏置在正交偏置點(QTP)，用V2cos(kt2)驅動進行單帶邊帶啁啾信制，MZM4空載，主MZM由偏置電壓引入180
°
相位差，此時DPMZM2的輸出可以表示為：
[0017][0018]經過調研我們可知光纖的傳輸函數為：
[0019]H(ω,z)＝e
?
j[β(ω)+γ]z
???????????????????????
(5)
[0020]其中z,β(ω)和γ為長度、傳播常數和幅度衰減系數，對β(ω)進行泰勒展開后可得：
[0021][0022]其中β(ω0)、β
′
(ω0)、β
″
(ω0)分別為ω0處的傳播常數以及一階和二階導數。
[0023]最后將DPMZM1與DPMZM本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于DP
?
DPMZM的啁啾符號可切換、抗傳輸色散的雙頻段啁啾產生方法與系統，其特征包括：由激光二極管發射的光波注入進DP
?
DPMZM，并被等功率分配器等分為兩束。在其下臂中，光波注入DPMZM2后被分為兩路，第一路注入進MZM3，通過調節偏置直流信號電壓V
3DC
，使MZM3偏置在正交偏置點，由啁啾信號V3cos(kt2)調制，此時MZM3可以輸出帶有光載波和單邊帶調制的帶有啁啾相位的光波。另一路信號注入MZM4，并且MZM4空載，MZM4輸出的光波注入衰減器，使光波的幅度與MZM3輸出的信號中的光載波幅度匹配。調節DPMZM2中主MZM的偏置電壓，使第一路光波與第二路光波產生180
°
相位差，再同向合路，最后DPMZM2可以產生載波抑制的由啁啾信號調制的帶邊帶信號。在DP
?
DPMZM的上臂中，光波在被注入DPMZM1后也被分為兩路，兩路光波分別注入進MZM1與MZM2，設置偏置電壓，使兩個調制器偏置在最小偏置點，射頻源產生的射頻信號V
1 cos(ω
m
t)一路驅動MZM1，另一路經過90
°
相移后驅...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張浩文，
申請(專利權)人：張浩文，
類型：發明
國別省市：