[发明专利]一种基于光子技术的多阶微波跳频信号发生器

说明书

本发明公开了一种基于光子技术的多阶微波跳频信号发生器，由光源100、偏振调制器101、偏振控制器102、偏振分束器103、马赫‑曾德尔调制器104_1,2、偏振合束器105、光电探测器106构成；其中偏振调制器101、偏振控制器102与偏振分束器103构成高速可控光开关200，端口107为其数字控制信号；微波调制信号108/109使得马赫‑曾德尔调制器104_1,2处于不同的调制点，输出4阶跳频信号；通过将4阶跳频信号产生装置进行一定的串并联接，产生更高阶的跳频微波信号；通过操控数字信号，跳频信号频率可实现快速切换，载波频率可调谐。本发明结构简单，控制灵活，可应用于雷达系统、无线通信等重要方面。

技术领域

本发明涉及微波光子学、微波信号生成技术领域，具体为一种基于光子技术的多阶微波跳频信号发生器。

背景技术

跳频微波信号在无线通信、雷达系统以及电子对抗等领域中起着重要的作用。无线通信系统中，跳频信号具有抗衰减和抗干扰特性，且可以提高系统传输容量；雷达系统中，跳频信号大的时间带宽积可以提高雷达的探测精度；电子对抗系统中，信号频率的跳变可以使其抗侦查进行保密通信。由于电子瓶颈，使用传统电学方法所产生的跳频信号带宽(～GHz)和跳频速度(～MHz)有限。微波光子技术具有低损耗、宽带宽、抗电磁干扰等特性，使得采用光子技术产生微波信号成为最青睐的选择。

就目前研究进展而言，采用光子技术产生微波跳频信号主要有以下几种方案：(1)通过控制强度调制器偏置点、结合偏振调制器和保偏光栅等方法产生2阶跳频信号；(2)基于光谱塑造和频域到时域映射的方法产生多阶跳频信号；(3)采用直接调制激光器、结合强度调制器和主从激光器注入锁定产生多阶跳频信号；(4)基于热调谐硅基集成可调光滤波器的方法产生多阶跳频信号。

需要指出的是，方案1中，只能产生2阶跳频信号，且使用保偏光栅产生的信号带宽受限；方案2中，光塑形模块多采用空间光学器件，具有体积大、损耗大、操作复杂等缺点；方案3中，直调激光器导致调制速率受限，主从激光器锁定导致跳频速率受限；方案4中，热调谐容易受环境影响，不够稳定，且跳频速率低。由此，可灵活操控、宽带宽、高跳频速度的多阶微波跳频信号发生器更被期望。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单，能够得到多阶跳频微波信号，且通过操作数字信号，实现多个频率高速灵活切换的基于光子技术的多阶微波跳频信号发生器。技术方案如下：

一种基于光子技术的多阶微波跳频信号发生器，包括光源、光开关、跳频模块和光电探测器；所述光开关包括偏振调制器、偏振控制器和偏振分束器；

光源发出的线偏振光对准偏振调制器其中一个轴；

数字控制信号加载于偏振调制器上进行偏振态调制，使得偏振调制器中X与Y偏振方向光获得相反的相位调制状态；

调制后的光再通过偏振控制器(102)处理，使其偏振态与偏振分束器的主轴呈45°夹角，然后经过偏振分束器时进行干涉，根据数字控制信号分为上下两路；

所述跳频模块包括两个马赫-曾德尔调制器和偏振合束器，微波调制信号分别输入两个马赫-曾德尔调制器；

当微波调制信号中数字信号为‘1’时，马赫-曾德尔调制器处于最小传输点，实现载波抑制双边带调制，经光电探测器探测，得到二倍频微波信号；

当微波调制信号中数字信号为‘0’时，马赫-曾德尔调制器处于正交传输点，具有最好线性调制特性，经光电探测器探测，得到一倍频微波信号；

若加载于两路的微波调制信号载波频率不同，经过偏振合束器合束，并经光电探测器探测，得到四阶跳频微波信号。