[发明专利]基于光子技术的微波三分之一分频装置及方法

说明书

本发明公开了基于光子技术的微波三分之一分频装置及方法，装置包括顺序连接的光源、DPMZM、光带通滤波器、MZM、光电探测器、低噪声放大器、微波带通滤波器以及微波功分器，其中MZM、光电探测器、低噪声放大器、微波带通滤波器以及微波功分器组成光电振荡环；光源、DPMZM、光带通滤波器、MZM以及光电探测器通过光纤连接；光电探测器至微波功分器通过射频电缆连接；DPMZM的微波信号输入和MZM的微波信号输入通过射频电缆连接。本发明实现大宽带无杂散频率分量输出的光子微波三分之一分频器。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及基于光子技术的微波三分之一分频装置及方法。

背景技术

微波光子信号处理是微波光子学的重要组成部分，在通信和国防等领域有着广泛的应用。微波光子信号处理功能之一是微波光子信号分频，在雷达和移动通信中有着广泛的应用。传统的微波信号分频通常是在电域进行的。由于电域存在众所周知的瓶颈，直接在电域实现模拟信号处理将受到操作带宽有限、调谐速度慢和调谐性差的影响。

由于光子技术的固有优势特性，如带宽大、损耗低、重量轻、可调谐范围广、不受电磁干扰等，因此在光域中处理微波信号具有明显的优势。许多光子微波分频器技术都是基于光电振荡器环路，在建立振荡的同时，得到分频分量。然而，光子微波分频器的输出包含不被抑制的杂散频率分量，例如谐波信号。目前已有少数光子微波分频器技术可以抑制杂散频率分量，但其只能实现三分之二和三分之四的分频系数。然而在频率合成器等许多应用中，需要各种分频系数，因此，需要实现不同分频系数的大宽带无杂散频率分量输出的光子微波分频器。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出基于光子技术的微波三分之一分频装置及方法，在获得大宽带无杂散频率分量输出的光子微波分频器的同时填补分频间隙，实现三分之一分频。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于光子技术的微波三分之一分频装置，包括光源、DPMZM、光带通滤波器、MZM、光电探测器、低噪声放大器、微波带通滤波器以及微波功分器，其中MZM、光电探测器、低噪声放大器、微波带通滤波器以及微波功分器组成光电振荡环；

所述光源、DPMZM、光带通滤波器、MZM以及光电探测器通过光纤顺序连接，所述光电探测器、噪声放大器、微波带通滤波器以及微波功分器通过射频电缆顺序连接，所述微波功分器与MZM通过射频电缆连接；

所述光源用于产生并输出光载波；

所述DPMZM用于接收光载波和外界输入的待处理的微波信号，形成第一光信号、第二光信号以及第三光信号，第三光信号即DPMZM的输出光信号；

所述光带通滤波器用于接收第三光信号，并对其的波长范围进行限制，输出为第四光信号；

所述MZM用于接收第四光信号和第四微波信号并将第四微波信号调制到第四光信号上形成并输出第五光信号，所述第四微波信号为光电振荡环的反馈信号；

所述光电探测器用于将第五光信号转换为第一微波信号；

所述低噪声放大器用于接收第一微波信号，并将其放大输出为第二微波信号；

所述微波带通滤波器用于接收第二微波信号，并限制微波频率范围，并输出为第三微波信号；

所述微波功分器用于接收第三微波信号，将其分为两路相同功率的微波信号，其输出分别为第四微波信号和第五微波信号，第五微波信号即所需的三分之一分频的信号。

进一步的，所述DPMZM即双平行马赫曾德尔调制器，包括上下两路平行的MZM和移相器；

所述上路MZM用于接收光源发出的光载波和外界输入的待处理的微波信号，且在被施加第一组偏置电压的情况下而工作于载波抑制双边带状态下将微波信号调制到光载波上，以形成第一光信号；