[发明专利]一种基于光电振荡器的射频信号感知装置

说明书

本发明公开了一种基于光电振荡器的射频信号感知装置，包括激光源、偏振控制器、马赫增德尔调制器、电磁场传感器、光纤耦合器、可调射频带通滤波器、射频放大器、光滤波器、中频带通滤波器以及两个光电探测器；其中激光源、偏振控制器、马赫增德尔调制器、电磁场传感器、光电探测器通过光纤依次相连；光电探测器、射频耦合器、可调射频带通滤波器、射频放大器、马赫增德尔调制器的射频输入口通过射频线顺次相连；光纤耦合器的一路输出、光滤波器、光电探测器、中频带通滤波器依次连接。本发明实现了高频宽带电磁场的中频接收，减少了接收端高频设备的成本，优点是无需外置本振，电磁传感器结构简单，待接收射频信号和本振隔离度好。

技术领域

本发明属于光电子技术领域，具体涉及一种基于光电振荡器的射频信号感知装置。

背景技术

随着对高速通信的迫切需求，高频、宽带的频谱资源被充分利用，携带各种信息的信号频段的覆盖范围广、信号参数复杂。高密集和复杂的信号环境要求电子设备收机具备大接收带宽、大动态范围、高效率、高分辨率以及能够对多频点，多形式信号进行统一接收以及统一处理能力。传统电学接收机面临着带宽窄、链路损耗大的缺点，其对高频宽带信号接收处理能力已经受到极大限制。

光子学技术具有高传输容量，在微波和毫米波频段响应平坦、抗电磁干扰、低损耗、低色散等方面的优势，同时其还具有超宽带调谐的特点，在射频和微波领域具有广阔的应用前景，其中包括光域的上下变频及光子的射频电场接收。光子学下变频常使用串联或并联电光调制器的方法，最终通过光电探测器拍频实现下变频，而外置的高质量本振源可调性能不佳，增加系统成本。已有提出的基于光电振荡器方法的本振生成方案，可以省去外置本振，如文献《Z.Tang,F.Zhang,S.Pan,Photonic microwave downconverter based onan optoelectronic oscillator using a single dual-drive mach-zehndermodulator,Opt Express 22(1)(2014)305.》和《H.Yu,M.Chen,H.Gao,C.Lei,H.Zhang,S.Yang,H.Chen,S.Xie,Simple photonic-assisted radio frequency down-converterbased on optoelectronic oscillator,Photonics Res.2(4)(2014)》中提出的技术方案，但该方案中光电振荡器的输出包含本振信号和射频信号分量，本振信号和射频信号隔离度较差，当频率间隔较近时，射频信号会对本振信号造成较大干扰。

集成光学电场传感器是光子射频电场接收的应用之一，其具有灵敏度高、带宽大、体积小等优点，相比于传统金属探头，其对待测电场干扰很小，测量误差小。如文献《J.Zhang,F.Chen,and B.Sun,Integrated Optical E-Field Sensor for IntenseNanosecond Electromagnetic Pulse MeasurementIEEE Photon.Technol.Lett.vol.26,no.3,pp.275-277.Jan,2014.2.》和《T.Meier,C.Kostrzewa,K.Petermann andB.Schuppert,Integrated optical E-field probes with segmented modulatorelectrodesIEEE J.Lightw.Technol.vol.12,no.8,pp.1497-1503,1994》中提出的技术方案，其中集成光学电场传感器是基于马赫曾德尔波导结构，其偏置点容易受到周围环境如温度、湿度的变化而产生漂移，从而导致调制效率和动态范围的变化，最终导致中频信号功率的波动。

发明内容

为了提高本振和射频信号隔离度，克服传统光子下变频多使用马赫曾德尔波导类型的集成光学电场传感器偏置点易漂移的劣势，本发明提供了一种基于光电振荡器的射频信号感知装置，使用了相位调制类型的传感器，实现了无需外置本振直接在光域接收及实现下变频的功能，具有本振和射频信号高隔离度的优势。