[发明专利]基于相位调制和去包络技术的时域展宽模数转换系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术，特别涉及基于相位调制和去包络技术的时域展宽模数转换系统和方法。

背景技术

近年来，电学模数转换器性能快速发展，但是其发展速度仍旧远远慢于数字信号处理的发展速度，当前模数转换器的采样率为80GSa/s,模拟带宽为13GHz。对于一些现代通信应用，如医学成像系统、雷达通信系统和其他先进的电子仪器，其数字信号处理中模数转换需要更高的采样率和更大的输入带宽，传统的电学模数转换器性能不能满足要求。

为了增强模数转换器的有效采样率和输入带宽，各种光子技术被提出和证明。其中利用光纤的色散效应降低模数转换器输入射频信号速率的时域展宽技术被Jalali教授提出。时域展宽技术采用经过光纤色散效应处理的超短光脉冲调制射频信号，已调光信号经过色散光纤，引起光信号脉宽的展宽，经过光电探测后的电信号即为时域展宽的射频信号。利用光子时域展宽技术，解决了电学模数转换器采样率和输入带宽受限的情况。

图1为现有的光子时域展宽模数转换系统的结构示意图。现结合图1，对现有的光子时域展宽模数转换系统的结构进行说明，具体如下：

现有的光子时域展宽模数转换系统包括：啁啾光窄脉冲产生装置10，相位调制装置11，相干探测装置12和数字信号处理装置13。

啁啾光窄脉冲产生装置10用于产生啁啾光窄脉冲，再将啁啾光窄脉冲经过高色散光纤传输至相位调制装置11。其中啁啾光窄脉冲产生装置10包括：一个超连续谱激光器100和一个光带通滤波器101。超连续谱激光器100产生超连续谱光波信号，利用中心频率为1520nm，带宽为20nm的带通滤波器切片超连续谱光波信号，产生啁啾光窄脉冲。

相位调制装置11用于调制电信号，实现电信号的时间-波长映射，并通过高色散光纤传输至光探测装置12。其中相位调制装置11包括：电信号接收器110，马赫曾德调制器111。电信号接收器110用于接收高频电信号。马赫曾德调制器111用于将接收到的电信号相位调制到光波信号中。

相干探测装置12用于解调时域展宽的射频信号。其中相干探测装置12包括：本振激光器120、180度混频器121、光电探测器122、123，掺铒光纤放大器124，信号处理器125，偏振控制环路126，锁相器127。本振激光器120产生与啁啾光窄脉冲产生装置10同频谱的光信号。180度混频器121将接收到的光调制信号和本振光信号混频，再以两路分别输出。光电探测器122，123分别接收混频器121的两路输出，通过光电转换将光信号转变为电信号，两路电信号再做减法运算，得到时域展宽的射频信号。掺铒光纤放大器124用于补偿系统产生的光损。信号处理器125，处理接收到的时域展宽射频信号。偏振控制环路126，匹配接收信号和本振光信号的偏振状态。锁相器127用于锁定固定中频的相位。

数字信号处理装置13对接收到的时域展宽射频信号进行数字处理。其中数字信号处理装置13包括带通滤波器130，模数转换器131和数字信号处理器132。带通滤波器130对接收到的时域展宽射频信号进行滤波。模数转换器131对滤波后的时域展宽射频信号采样，将模拟信号转变为数字信号。数字信号处理器132数字处理接收到的数字信号，实现高频信号的模数转换。

上述现有的光子时域展宽模数转换系统方法初步实现了射频信号的时域展宽和数字信号处理，但它存在缺陷，其两个激光器不能保证拥有完全匹配的中心频率和线宽，其两个光电探测器不能保证完全匹配的响应度，其带通滤波器不能去除经过光电探测器后的时域展宽射频信号的高斯包络。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于相位调制和去包络技术的时域展宽模数转换系统，该系统采用一个激光器和一个光电探测器，克服了两个激光器和两个光电探测器所带来的缺陷，此外该系统利用去包络技术，可以有效去除时域展宽射频信号的高斯包络。

本发明的另一目的在于提供一种基于相位调制和去包络技术的时域展宽模数转换方法，该方法采用一个激光器和一个光电探测器，克服了两个激光器和两个光电探测器所带来的缺陷，此外该方法利用去包络技术，可以有效去除时域展宽射频信号的高斯包络。

为了达到上述目的，本发明的技术方法具体是这样实现的：

一种基于相位调制和去包络技术的时域展宽模数转换系统，用于产生时域展宽的射频信号，再通过数字信号处理器处理，其特征在于，该系统包括：啁啾光窄脉冲产生装置、射频信号时域展宽装置、数字信号处理装置：