[发明专利]一种基于光子技术的高频宽带跳频信号产生装置及其方法

说明书

提供一种基于光子技术的高频宽带跳频信号产生装置，包括激光器、低频跳频信号、双偏振正交相移键控调制器DPQPSKM、偏振控制器、光环行器、偏振分束器、射频本振信号、光频移模块、检偏器、光电探测器。用电光调制器对激光源输出的光载波和低频跳频信号进行电光调制，产生偏振正交的两路双波长光信号，经过偏振控制器后发生干涉，得到两路偏振正交的单频光信号，分别沿顺/逆时针传输方向进入萨格纳克环结构，正向输入光频移模块的单频光信号受到调制发生频移；经过检偏器偏振合路后进入探测器拍频，实现对低频跳频信号的倍频和上变频操作。本发明利用光学手段将低频跳频信号的工作频段提升至高频域且工作带宽成倍数扩大，系统控制灵活，调谐范围大。

技术领域

本发明属于微波光子信号产生技术领域，具体涉及一种基于光子技术的高频宽带跳频信号产生装置及其方法。

背景技术

微波跳频信号在无线通信、雷达探测、电子战等领域被广泛应用。随着技术的进步，这些应用场景对微波跳频信号的要求越来越向高频域、大带宽方向拓展。高频宽带的跳频信号可以有效提高通信传输容量、提高雷达探测精度以及在电子对抗中提高抗干扰能力和降低被截获概率。然而，由于电子瓶颈的存在，基于传统电学方法产生的跳频信号带宽(～百MHz)和工作频段(～GHz)有限，要实现高频宽带的微波跳频信号产生则需要多级倍频和变频，极大地增加整个系统的体积、重量、功耗、成本以及带来信号质量的恶化。

微波光子技术利用光学手段实现微波信号的产生、传输、处理和控制，具有高频、宽带、低传输损耗、抗电磁干扰等优势。结合2020年综述论文：“Liu，Fok.Ultrafast andWideband Microwave Photonic Frequency-Hopping Systems：A Review[J].AppliedSciences，2020，10(2)：521.”的论述，目前采用微波光子技术产生高频宽带微波跳频信号的方案主要有以下几种：(1)利用基带编码信号控制电光调制器的工作偏置点来实现开关功能，从而使基带编码信号的不同电平对应整个系统的不同频率输出；(2)利用基带编码信号控制直调激光器输出，结合光外差法直接产生多阶跳频信号；(3)利用基带编码信号控制可调谐滤波器的通带得到不同的频率输出，实现多阶跳频信号产生；(4)基于频时映射法实现多阶跳频信号产生。

然而上述方案都存在着一定的局限性：方案(1)只能产生2阶跳频信号，要产生多阶跳频信号需进行链路结构的级/串联，导致系统复杂且性能恶化；方案(2)与方案(3)的信号调制速率、跳频速率、带宽等受到直调激光器或可调谐滤波器的限制，且稳定性易受环境影响；方案(4)中实现频时映射的器件多具有体积大、调谐性能差、不易操作等缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于光子技术的高频宽带跳频信号产生装置，包括激光器1、低频跳频信号2、双偏振正交相移键控调制器DPQPSKM3、偏振控制器A4、光环行器5、偏振分束器6、射频本振信号7、光频移模块8、偏振控制器B 9、检偏器10、光电探测器11；其中

激光器1与双偏振正交相移键控调制器3相连接，激光器1输出的光载波在双偏振正交相移键控调制器3中受低频跳频信号2调制；

双偏振正交相移键控调制器3的输出与偏振控制器A 4、光环行器5、检偏器10、光电探测器11依次连接，具体为：双偏振正交相移键控调制器3的输出端与偏振控制器A4的输入端相连，偏振控制器A4的输出端与光环行器5的输入端相连，光环行器5的第二输出端5-2与检偏器10的输入端相连，检偏器10的输出端与光电探测器11的输入端相连；

光环行器5的第一输出端5-1与偏振分束器6的输入端相连接，偏振分束器6的第一输出端6-1与光频移模块8的输入端连接，光频移模块8的输出端与偏振控制器B 9的输入端连接，偏振控制器B 9输出端与偏振分束器6的第二输出端6-2相连接，构成萨格纳克环结构；

光频移模块8受射频本振信号7调制。