[发明专利]一种微波光子下变频装置及方法

说明书

一种基于双向循环移频的微波光子下变频装置及方法，涉及微波光子学领域，为了解决传统电学变频器面临的带宽小、损耗大等缺点及光学变频技术需要高频电学本振的缺点；本发明装置由激光器、循环移频模块和光电探测器组成。所述循环移频模块包括2×2光耦合器、偏振控制器、双驱电光强度调制器、电本振源、光放大器、光带通滤波器和光可调延迟线；在循环移频模块中，光载待变频射频信号与电本振信号的1阶光边带同时以相同的移频步进进行相向光边带移动，最终光电探测两个频率最近邻的相向移频光边带，实现射频信号的下变频；利用循环移频模块的相向移频特点，通过改变电本振源的频率，实现在低频电本振下的宽频范围和可调谐微波信号的下变频。

技术领域

本发明涉及微波光子学技术领域，具体涉及一种微波光子下变频装置及微波光子下变频方法。

背景技术

随着无线通信、卫星通信、以及雷达探测等应用对频带需求的日益增加,现行的微波频带资源越来越紧张，促使微波通信逐渐向高频段发展。传统的微波混频器将接收信号的频率下变换到频率较低的中频或直流，从而降低接受端带宽要求,但是受到微波混频器工作带宽小、隔离度低、损耗大以及转换效率低等问题的影响，越来越难以满足当前的需求。微波光子变频利用电光调制器、探测器、半导体光放大器等器件的非线性效应在光域实现微波信号的变频，克服了电子线路变频器带宽小、损耗大、受电磁干扰严重、体积庞大等不足的缺点，具有带宽大、传输损耗低、隔离度高等优点，使得信号可以在变频的同时实现长距离的光纤传输，是一种极具潜力的技术。

通常，基于微波光子下变频的方法由光频梳外差法(J Davila-Rodriguez，MBagnell，C Williams.Multiheterodyne Detection for Spectral Compression andDownconversion of Arbitrary Periodic Optical Signals.[J]Journal of LightwaveTechnology,2011,29(20):3091-3098)，串联或并联电光调制器法(EHW Chan，RMinasian.Microwave Photonic Downconverter With High Conversion Efficiency.[J]Journal of Lightwave Technology.2012,30(23):3580-3585)。光频梳外差法中锁模激光器产生的光频梳作为光学本振源，与加载待变频的射频信号的光边带拍频后在光电探测器处进行光电转换实现下变频。该种方法用锁模激光器产生光频梳，存在系统复杂、光源稳定性差和调谐性差等问题。而串联或并联电光调制法将待变频的射频信号和电本振信号分别加载到两个不同的电光调制器上产生一系列的边带，两个频率相邻的调制光边带通过光电探测器拍频实现下变频，该方法虽然解决了光频梳外差法中调谐性差的缺点，但是对高频的射频信号处理时所需的电学本振源频率较高，使得待处理的射频信号频率范围受限。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提供一种微波光子下变频装置及方法，实现了在低频电本振下的宽频范围和可调谐微波信号的下变频。

本发明提供了一种微波光子下变频装置，包括激光器、循环移频模块和光电探测器；激光器连接循环移频模块的一个光输入端口，光电探测器连接循环移频模块的一个光输出端口。

所述循环移频模块由2×2光耦合器、偏振控制器、双驱电光强度调制器、电本振源、光放大器、光带通滤波器和光可调延迟线组成。其中2×2光耦合器、偏振控制器、双驱电光强度调制器、光放大器、光带通滤波器和光可调延迟线之间依次光连接，双驱电光强度调制器和电本振源之间电连接。

所述双驱电光强度调制器为双平行马赫曾德尔调制器或者双驱马赫曾德尔调制器。

所述光放大器为掺铒光纤放大器或者半导体光放大器。