[发明专利]双强度调制器级联的太赫兹矢量信号生成系统及方法

权利要求书

1.一种双强度调制器级联的太赫兹矢量信号生成系统，其特征在于：包括发出实部虚部相分离数字矢量信号的数字信号处理器(1)和发出连续相干光的外腔激光器(2)，以及发出正弦或余弦信号的射频信号源(3)，所述外腔激光器(2)的输出端接有工作在载波抑制模式的第一强度调制器(4)，所述第一强度调制器(4)的输出端接有第一光纤放大器(5)，所述第一光纤放大器(5)的输出端接有工作在单边带模式的第二强度调制器(6)，所述射频信号源(3)的输出端接有倍频器(7)，所述倍频器(7)的输出端通过第一射频放大器(8)与第一强度调制器(4)连接，所述第一强度调制器(4)的输入端接有第一直流偏置电源(9)和第二直流偏置电源(10)，所述第二强度调制器(6)的输入端接有第三直流偏置电源(11)和第四直流偏置电源(12)，所述数字信号处理器(1)的输出端接有第一数模转换器(13)和第二数模转换器(14)，所述第一数模转换器(13)的输出端通过第二射频放大器(15)与第二强度调制器(6)连接，所述第二数模转换器(14)的输出端通过第三射频放大器(16)与第二强度调制器(6)连接，所述第二强度调制器(6)的输出端接有第二光纤放大器(17)，所述第二光纤放大器(17)的输出端接有第三光纤放大器(18)，所述第三光纤放大器(18)的输出端接有光电混频器(20)，所述光电混频器(20)的输出端接有第四射频放大器(21)，所述第四射频放大器(21)的输出端接有用于将矢量信号发射到自由空间的天线(22)；所述第一强度调制器(4)为单驱动强度调制器，所述第二强度调制器(6)为双驱动强度调制器，所述第一光纤放大器(5)为保偏掺铒光纤放大器，所述第四射频放大器(21)为D波段放大器。

2.按照权利要求1所述的双强度调制器级联的太赫兹矢量信号生成系统，其特征在于：所述第二光纤放大器(17)和第三光纤放大器(18)之间通过单模光纤连接。

3.按照权利要求1所述的双强度调制器级联的太赫兹矢量信号生成系统，其特征在于：所述第三光纤放大器(18)和光电混频器(20)之间接有偏振控制器(19)。

4.按照权利要求1所述的双强度调制器级联的太赫兹矢量信号生成系统，其特征在于：所述天线(22)为卡塞格伦天线。

5.一种利用如权利要求1所述系统进行太赫兹矢量信号生成的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、所述外腔激光器(2)发出频率为f_c的连续相干光，发送至第一强度调制器(4)；同时，所述第一直流偏置电源(9)和第二直流偏置电源(10)为第一强度调制器(4)提供直流偏置电压，使第一强度调制器(4)工作在载波抑制模式；

步骤二、所述射频信号源(3)发出频率为f的正弦或余弦信号，经高频电缆传输至倍频器(7)，所述倍频器(7)对f进行整数倍放大，变为频率为f_s1的射频信号，即f_s1＝x·f，其中，x为正整数；

步骤三、所述第一射频放大器(8)对射频信号f_s1进行电压放大，使射频信号f_s1的电压匹配至第一强度调制器(4)驱动要求的电压后驱动第一强度调制器(4)；

步骤四、所述外腔激光器(2)发出的频率为f_c的连续相干光在射频信号f_s1的驱动下，在第一强度调制器(4)的输出端口，频率为f_c的载波被抑制掉，同时在频率点f_c的两侧，得到了频率间隔为2f_s1的两个未携带任何信息的边带光信号；

步骤五、所述第一光纤放大器(5)对频率间隔为2f_s1的两个边带光信号进行功率放大后，传输至第二强度调制器(6)；同时，第三直流偏置电源(11)和第四直流偏置电源(12)对第二强度调制器(6)进行直流偏置，使第二强度调制器(6)工作在单边带模式；

步骤六、所述数字信号处理器(1)发出频率为f_s2的实部虚部相分离的数字矢量信号，实部数字矢量信号通过第一数模转换器(13)进行数模转换，再通过第二射频放大器(15)放大后，传输至第二强度调制器(6)；虚部数字矢量信号通过第二数模转换器(14)进行数模转换，再通过第三射频放大器(16)放大后，传输至第二强度调制器(6)；

步骤七、所述第二强度调制器(6)中频率间隔为2f_s1的两个边带光信号在两路射频模拟矢量信号的调制下，被调制到两个边带光信号的下边带上，在第二强度调制器(6)的输出端产生四个光学边带信号，分别为：f_c-f_s1-f_s2、f_c-f_s1、f_c+f_s1-f_s2和f_c+f_s1，其中，f_c-f_s1-f_s2和f_c+f_s1-f_s2调制有矢量信息；

步骤八、所述第二强度调制器(6)输出的四个光学边带信号依次通过第二光纤放大器(17)和第三光纤放大器(18)进行功率放大后，传输至光电混频器(20)；

步骤九、所述光电混频器(20)根据光电探测平方律，对四个光学边带信号相互拍频，在光电混频器(20)的输出端产生三个电矢量信号，分别为：2f_s1，2f_s1+f_s2，2f_s1-f_s2；

步骤十、所述第四射频放大器(21)对光电混频器(20)输出的三个电矢量信号进行进一步功率放大后，通过天线(22)发射到自由空间中，实现太赫兹矢量信号的无线发射。