[发明专利]一种基于载波抑制的宽带高灵敏度毫米波接收系统

说明书

本发明公开了一种基于载波抑制的宽带高灵敏度毫米波接收系统，其中：基于载波抑制双波长生成结构包括：微波源产生的单音信号直接驱动强度调制器，强度调制器工作在载波抑制点，产生两条相干的波束；基于强度调制器的微波光子下变频结构包括：将射频载波信号利用强度调制器调制到载波抑制双波长生成结构中的一束光波上，利用布拉格光纤光栅滤波保留‑1阶边带；零差相干探测单元包括：利用载波抑制双波长生成结构产生的另一束光波和微波光子下变频输出的‑1阶边带进行零差相干探测，实现光电转化，完成毫米波射频信号到基带信号的解调。本发明实现对任意毫米波射频信号下变频，支撑毫米波无线通信大容量、远距离传输，原理简洁，具有较强的应用价值。

技术领域

本发明涉及片上微波光子学技术领域，尤其涉及一种基于载波抑制的宽带高灵敏度毫米波接收系统。

背景技术

为了实现更高速率更大带宽的无线通信，通信频率向更高频段演进，毫米波段由于其数个GHz的可用频谱资源，是未来无线通信的发展方向。受到基带信号处理速率和模数/数模转换器件瓶颈制约，直接对数GHz带宽的毫米波射频信号进行直接检测，涉及电域混频、滤波，器件成本高，难度大。基于微波光子下变频技术可将毫米波射频信号直接变换到基带，充分利用光学器件带宽大、损耗低等特点，能降低高频射频信号混频、滤波的代价。典型微波光子下变频方法首先对接收到的射频信号进行电光调制，然后选择合适频率的射频本振驱动级联的电光调制器，再利用可调谐光滤波器选择射频信号调制的光波长和射频本振调制的光波长进行光外差，实现射频信号下变频。对于毫米波信号下变频，使用两个或以上的激光器不仅会增加系统成本，而且不同激光器的线宽和相干性问题会导致信号的漂移。此外，通常的微波光子下变频方法输出的信号通常为中频信号，无法与相干探测技术联合起来，不能发挥相干探测对微弱光信号检测的性能优势。

传统的微波光子下变频方法利用光滤波器提取承载信号的1阶边带波长，然后利用直接探测或相干探测方法实现光电转化，该方法中光滤波器中心波长需要根据1阶边带光波长而调整，如果毫米波射频载波频率变化范围过大，导致1阶边带光波长超出光滤波器通带范围，则信号功率损耗增大，直至无法正确解调，即接收机带宽有限。此外，通常的光滤波器通带并不平坦，导致不同光波长通过后损耗不同，也使得接收机对不同载波频率的毫米波信号的解调性能存在差异，不利于毫米波实现超宽带跳频传输。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于载波抑制的宽带高灵敏度毫米波接收系统，采用载波抑制方式生成双波长，结合微波光子下变频，再联合零差相干探测技术，实现超宽带、高灵敏度毫米波射频信号接收和解调，支撑毫米波无线通信大容量、远距离传输。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于载波抑制的宽带高灵敏度毫米波接收系统，该系统包括：基于载波抑制双波长生成结构、基于强度调制器的微波光子下变频结构、零差相干探测单元；其中：

基于载波抑制双波长生成结构包括：微波源产生的单音信号直接驱动强度调制器，强度调制器工作在载波抑制点，产生两条相干的波束；

基于强度调制器的微波光子下变频结构包括：将射频载波信号利用强度调制器调制到载波抑制双波长生成结构中的一束光波上，再利用布拉格光纤光栅滤波保留-1阶边带；

零差相干探测单元包括：利用载波抑制双波长生成结构产生的另一束光波和微波光子下变频输出的-1阶边带进行零差相干探测，实现光电转化，最终完成毫米波射频信号到基带信号的解调。

进一步地，本发明的所述基于载波抑制双波长生成结构中：