[发明专利]一种微波光子零中频接收方法

说明书

本发明公开了一种微波光子零中频接收方法，该方法涉及微波技术领域和光通信技术领域。所述方法如附图所示，包括激光器LD、偏振复用马曾调制器PDM‑MZM、掺铒光纤放大器EDFA、波分复用器WDM、偏振控制器PC、偏振分束器PBS及平衡光电探测器BPD。利用PDM‑MZM对射频RF和本振LO信号进行调制和偏振复用，WDM将上下光边带分离，分别利用PC调节光信号偏振态，最终两个BPD分别输出I路和Q路基带信号。本发明通过光子学方法实现零中频接收，克服了传统电域技术的电子瓶颈，具有工作频带宽、IQ平衡度高、抑制直流偏移和偶阶失真、抗电磁干扰等优点。

技术领域

本发明涉及微波技术领域和光通信技术领域，主要涉及通过微波光子技术实现宽带微波矢量信号的零中频接收。

背景技术

随着人们对通信速率的要求越来越高，现在电子通信系统正朝着高频段、大带宽方向发展。传统基于电子学的信号处理技术中，电子器件存在速率瓶颈，定时抖动较大，电磁干扰严重。光子学信号处理技术具有简单轻便，带宽大，抗电磁干扰等一系列优点而备受关注。

目前的电子系统大多采用超外差的接收机架构，天线接收到的微波矢量信号，需要将进行下变频，并结合带通滤波得到中频信号，然后进行模数转换，在数字域进行矢量信号的I/Q解调。这种结构有以下缺点：(1)当射频信号频率较高时，往往需要一到两级下变频，每级变频后一般需要使用带通滤波器滤出下变频的中频信号后进行后期处理，结构复杂；(2)下变频到中频信号的过程中，镜像干扰难以抑制，严重降低系统性能；(3)当矢量信号带宽非常大时，要求模数转换器具有较高的采样率和工作频率，目前的模数转换技术很难满足。

零中频接收机将微波矢量信号直接下变频为I/Q基带，可以简化接收机结构、抑制镜像频率、降低模数转换器。然而传统基于电子技术的零中频接收机存在本振泄露、直流偏差、偶次失真、I/Q不平衡等问题难以解决，限制了零中频接收机在电子系统中的应用。

微波光子技术结合了微波和光子学优势，利用微波光子方法对微波信号进行变频、移相等处理，具有大带宽、低频率相关损耗、抗电磁干扰等优点。但目前的微波光子技术大多面向超外差接收机，很少有微波光子零中频接收技术的报道。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的问题，本发明提出了一种微波光子零中频接收方法。本方法能够将微波矢量信号直接正交下变频为两路I/Q基带，待数字化的基带信号变为两路带宽减半的基带信号，显著降低了对模数转换器的采样率和带宽的需求。该方案中，I/Q两路的幅度和相位可以灵活调整，进而解决I/Q失衡问题。通过基于偏振调控的平衡探测，可抑制直流和偶次失真。另外该零中频接收方案还具有光子技术特有的大带宽、抗电磁干扰、高隔离度等一系列优点。

本发明所采用的技术方案是：所述方法包括激光器(LD)、偏振复用马曾调制器(PDM-MZM)、掺铒光纤放大器(EDFA)、波分复用器(WDM)、偏振控制器(PC)、偏振分束器(PBS)及平衡光电探测器(BPD)。LD的输出口连接PDM-MZM的光信号输入端；PDM-MZM的输出端连接EDFA的输入端；EDFA的输出端连接WDM的公共端；WDM的两个分离端口分别连接PC、PBS和BPD。

所述PDM-MZM由一个Y型光分路器、上下并联的两个马曾调制器(X-MZM与Y-MZM)以及一个偏振合束器(PBC)构成。

本发明在工作时包括以下步骤：

(1)从激光器发出连续光载波进入PDM-MZM中；

(2)射频(RF)信号连接X-MZM的射频端，与RF信号中心频率相等的本振(LO)连接另外一个子调制器的射频端，两个子调制器均工作在最小点(NULL)，使RF和LO信号进行抑制载波双边带调制；

(3)PDM-MZM内部的PBC将上下两路调制后的光信号复合为偏振复用光，输出调制器；

(4)偏振复用光信号进入EDFA进行功率放大；