[发明专利]一种高隔离度多通道微波光子上变频装置与方法

说明书

一种高隔离度多通道微波光子上变频装置与方法，包括光频梳产生单元，第一波分复用单元，第一、第二、…、第N电光调制单元，第一、第二、…、第N直流偏置控制单元，第一、第二、…、第N90°电桥，第一、第二、…、第N本振信号源，第二波分复用单元，光放大单元，光电接收单元。本振信号的相邻信号频率间隔与中频信号的带宽相同，实现多路中频信号的同时上变频功能。中频、本振信号以载波抑制单边带调制方式加载到载波光频梳上，控制本振信号的调制系数使残留光载波得到有效抑制，获得上变频信号与本振信号的高度隔离。本发明能够解决传统变频系统带宽小、上变频过程中本振信号残留造成的信道间串扰等问题，可根据应用需求灵活调节上变频的信道数量。

技术领域

本发明属于射频信号处理技术领域，涉及一种高隔离度多通道微波光子上变频装置与方法。

背景技术

微波频率的上下变换是射频系统的重要功能之一，与传统的电学变频技术相比，微波光子变频技术具有低损耗、大带宽、高抗电磁干扰特性等优势。尤其在处理宽带多通道信号时，微波光子变频技术的优势尤为突出，在卫星通信、移动通信、雷达系统等领域中具有广阔的应用前景。

基于微波光子变频技术的射频转发系统，在信号接收过程中可以对接收的宽带高频信号进行信道化切分并下变频至可处理的中频波段，然后在光域或电域内对信道化的多路子信号进行处理，处理完成后系统再将多通道中频信号上变频至发射所需的高频波段。微波光子上变技术可以实现多个通道中频信号一次上变频至目标频段，克服了传统电学变频技术因多次变频导致的系统复杂度高以及宽带信号平坦度差等问题。

通常在多通道微波光子变频系统中由于电光调制器的消光比有限，即使工作在载波抑制调制状态下，仍有一定的光载波残留，在光电转换过程中，残留的光载波会与本振信号的一阶边带拍频，产生残留的本振信号。该残留的本振信号会落在多通道信号的相邻信道内，造成信道间串扰，影响通信质量。因此，消除残留本振信号是多通道微波光子上变频系统应用亟需解决的问题。

在先技术[1](Z.Z.Tang,D.Zhu,and S.L.Pan,“Coherent optical RFchannelizer with largeinstantaneous bandwidth and large in-bandinterferencesuppression,”J.Light.Technol.,vol.36,no.19,pp.4219–4226,Oct.2018.)中通过使用一组相干光频梳来实现宽带射频信号的下变频功能。其中本振信号和宽带射频信号分别以单边带调制方式加载到两路光频梳上，利用游标效应实现不同信道射频信号的同中频下变频接收，同时使用90°光学混波器实现镜像频率干扰分量的抑制。该方案只适用于宽带射频信号的同中频下变频，对于上变频过程中的残留本振信号无法实现有效抑制。

在先技术[2](W.J.Chen,D.Zhu,J.Liu,and S.L.Pan,“Multi-band RFtransceiver based on the polarization multiplexed photonic LOs and mixers,”IEEE J.Sel.Top.Quantum Electron.,vol.27,no.2,pp.7601009,Mar.2021.)中通过将正交偏振复用的本振信号输入双偏振光学混波器，提出了一种多信道宽带射频信号的收发机。该方案同样只对下变频中的镜像频率干扰分量进行了抑制，上变频中的本振信号残留仍然较高。