[发明专利]基频信号和倍频信号并行输出的射频光纤链路及实现方法

说明书

本发明公开了基频信号和倍频信号并行输出的射频光纤链路及实现方法，属于宽带射频信号传输及处理技术领域。所述链路包括光信号发生单元、光信号分配合成单元和多通道光电转换单元；所述实现方法包括基频信号输入光信号发生单元，得到调制光信号和本振光信号；调制光信号和本振光信号输入光信号分配合成单元，得到四路合成光信号；四路合成光信号输入多通道光电转换单元，输出两路射频信号，分别为基频信号和倍频信号。本发明显著拓展了现有射频光纤链路输出宽带信号的能力，输出的信号具有频谱纯净、噪声低、相参性好等优点，对于生物医学工程中的射频光子传感等设备实现宽带射频信号产生及分配具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于宽带射频信号传输及处理技术领域，具体涉及基频信号和倍频信号并行输出的射频光纤链路及实现方法，可应用于生物医学工程中的射频光子传感等设备实现宽带射频信号产生及分配。

背景技术

生物医学工程采用射频光子传感技术对人体的压力、温度、脉搏、呼吸等参数进行高精度监测。射频光子传感技术具有灵敏度高、稳定性好、分辨率高、生物安全性好、系统复杂度低、不受电磁干扰等优点，可满足各种临床特别是重症监护(ICU)、核磁共振(MRI)等环境下对人体参数高精度及安全监测的需求。

在射频光子传感设备中，将射频信号调制到光波上，通过高精度光学传感单元感知人体的待测参数变化，并将参数变化映射到调制光信号的幅度、频率、相位等物理量上，最后再通过光电探测器将调制光信号转换回射频信号，信号处理部分处理和提取射频信号变化特性，从而得到人体的待测参数。作为射频光子传感的关键部分，射频光纤链路将射频信号调制到光波上，利用光纤作为传输介质，直接传输和分配调制光信号，在末端将光信号再转换为射频信号。射频光纤链路利用光纤的特点能够实现宽带、远距离、低损耗、无电磁干扰的信号传输。一般情况下，射频光纤链路仅能传输单一的低噪声基频信号，例如专利号为CN 109286442B、专利名称为一种低噪声微波光纤链路装置及实现方法所述。当射频光子传感系统同时需要相参的基频信号和倍频信号用于提高参数测量的准确度时，传统的射频光纤链路无法满足需求。

因此，本发明提供了基频信号和倍频信号并行输出的射频光纤链路及实现方法，以至少解决上述部分技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供基频信号和倍频信号并行输出的射频光纤链路及实现方法，以至少解决上述部分技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基频信号和倍频信号并行输出的射频光纤链路，包括光信号发生单元、光信号分配合成单元和多通道光电转换单元，所述光信号发生单元输入为基频信号，所述光信号发生单元具有本振光信号输出端和调制光信号输出端，所述本振光信号输出端和调制光信号输出端均连接光信号分配合成单元，所述光信号分配合成单元具有第一合成光信号输出端、第二合成光信号输出端、第三合成光信号输出端和第四合成光信号输出端，所述第一合成光信号输出端、第二合成光信号输出端、第三合成光信号输出端和第四合成光信号输出端均连接多通道光电转换单元，所述多通道光电转换单元输出为基频信号和倍频信号。

进一步地，所述光信号发生单元包括激光器、1×2光耦合器和光调制器，所述激光器连接1×2光耦合器，所述1×2光耦合器具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端为本振光信号输出端，所述第二输出端连接光调制器，所述光调制器输入端输入基频信号，所述光调制器的输出端为调制光信号输出端、输出调制光信号。

进一步地，所述光信号分配合成单元包括90°光混合耦合器，所述1×2光耦合器的本振光信号输出端和光调制器的调制光信号输出端均连接90°光混合耦合器的输入端。

进一步地，所述多通道光电转换单元包括第一平衡光探测器和第二平衡光探测器，所述第一合成光信号输出端、第二合成光信号输出端连接第一平衡光探测器，所述第一平衡光探测器输出基频信号，所述第三合成光信号输出端、第四合成光信号输出端连接第二平衡光探测器，所述第二平衡光探测器输出倍频信号。