[发明专利]一种无限脉冲响应微波光子滤波器及滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理技术，具体涉及一种无限脉冲响应微波光子滤波器及滤波方法。

背景技术

对信号进行处理的过程中常常用到滤波器。与传统滤波器相比，微波光子滤波器有很多优势：其损耗小、带宽大、抗电磁干扰，且可以提供短的延迟用以产生超高速的抽样频率，其抽样频率常大于100GHZ，而电子技术的抽样频率只能达到几个GHZ；同时微波光子滤波器还具有带宽可调谐、可重构等功能，这些功能在传统滤波器中很难实现。因此微波光子滤波器得到更为广泛的应用。

微波光子滤波器可分为有限脉冲响应（FIR）微波光子滤波器和无限脉冲响应（IIR）微波光子滤波器，IIR微波光子滤波器理论抽样值趋于无穷，实际应用中其抽样值也远大于FIR微波光子滤波器，IIR微波光子滤波器能够提供较大的Q值。品质因数Q描述了滤波器的频率响应，Q=FSR/ΔΩ_FWHM，式中，FSR为滤波器相应的自由光谱范围，描述了滤波器响应谱的频率选择性，FSR越大，滤波器通过频率之间的频率间隔越大；ΔΩ_FWHM为滤波器的3dB带宽(Full Width Half Maximum)，描述了滤波器的通过频率带宽。由上述可知，Q值与FSR成正比，与ΔΩ_FWHM成反比，Q值越大，代表着滤波器的滤波特性更好。

IIR微波光子滤波器常见的有以下两种：

第一种：使用单频激光器作为光源，以分布式反馈激光器（DFB）作为光源的微波光子滤波器为例，DFB光源的特点是单色性好、相干长度大，若光纤环长度小于光源相干长度，则载波在光纤环内产生相干，无法有效实现滤波，而为了避免光源提供的载波相干，光纤环长度必须大于光源相干长度，限制了IIR微波光子滤波器的抽样间隔，不能得到较大的自由光谱范围（FSR）。

第二种：使用滤波器滤出一部分自发辐射（ASE）作为光源的微波光子滤波器，ASE光源自身受到滤波器限制，边模抑制比（SMSR）较小，导致微波光子滤波器主旁瓣抑制比（MSSR）受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种无限脉冲响应微波光子滤波器，其能提供较大的Q值、并因光纤环长度可以很短从而具有较大的自由光谱范围。

本发明的另一目的在于提供一种无限脉冲响应微波光子的滤波方法，其能够实现有效滤波，且提供较大的Q值和较大的自由光谱范围。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种无限脉冲响应微波光子滤波器，包括：

多纵模光纤激光器，作为光源，输出稳定的连续光作为光载波，光载波随后进入到偏振控制器；

偏振控制器，通过调节光载波的偏振态使光载波进入对偏振敏感的强度调制器；

强度调制器，通过调整强度调制器外接的偏置电压，使强度调制器的工作点移动到线性区，利用电光效应将微波信号调制到光载波上，承载有微波信号的光载波随后进入到光纤环；

光纤环，承载有微波信号的光载波在光纤环处实现分光，分光后一部分承载有微波信号的光载波直接通过抽样进入光电探测器，另一部分则通过光纤环重新回到光纤环输入端，由此实现时延，时延后再次经历分光，承载有微波信号的光载波在光纤环内循环反复的分光、时延，实现多次时延与抽样，经过时延叠加后的需要滤除的部分微波信号的强度叠加相消，从而达到滤除部分微波信号的目的；

以及光电探测器，被抽样的承载微波信号的光载波进入光电探测器进行光电转换，由于光载波的频率在光电探测器的探测频率之外，故只有微波信号被探测，由此滤除了光载波。

所述的多纵模光纤激光器，包括由光纤、光耦合器构成的环形谐振腔，环形谐振腔内串联光纤放大器、可调谐光滤波器。光纤放大器工作时，提供基于其增益谱的光放大，环形谐振腔内的可调谐光滤波器则对光实现滤波，对可调谐光滤波器透射窗口以外的光谱引入较大的损耗；当光纤放大器的增益大于整个环形谐振腔、可调谐光滤波器所引入的光损耗时，多纵模光纤激光器实现稳定输出连续光。此时无限脉冲响应微波光子滤波器有以下两个优点：

其一，载波线宽具有可调谐性：由于可调谐光滤波器对于其透射窗口以外的波长引入很大损耗，迫使只有符合可调谐光滤波器透射谱的波长可以实现增益大于损耗这一条件，实现多纵模光纤激光器的可调谐性，并且其输出谱的中心波长与线宽取决于环形谐振腔内可调谐光滤波器的响应谱。