[发明专利]基于光学相位共轭的微波信号长距离光纤稳相传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过光纤稳相传输微波信号的系统，具体来说是一种基于光学相位共轭的微波信号长距离光纤稳相传输装置，属于微波光子学技术领域。

背景技术

在分布式合成孔径雷达，深空探测，原子钟分发，全球导航卫星系统等领域中，均需要用到微波信号的稳相传输技术。传统的微波信号传输采用同轴电缆进行稳相传输，但电缆损耗大、体积大、成本高，很难实现远距离传输。光纤以其低损耗、带宽大、抗电磁干扰、价格低的优势被认为非常适合用于微波信号的传输，尤其是远距离传输。然而，由于外界环境的影响，如温度、应变、振动等，会导致光纤的等效长度发生变化，经光纤传输的信号延时发生改变，进而导致经光纤传输的微波信号的相位发生抖动。目前，实现微波信号稳相传输的基本思想都是利用往返延迟校正消除相位抖动，认为在光纤中相向传输的光信号是相互独立的，其经历的延时是相同的，即相位抖动相同，具体方法可以归纳为两类，一是主动控制法，通过直接提取调制在光载波上的微波信号在光纤链路中往返传输的实时相位抖动信息，获得相位差信号，利用控制器件主动补偿待传输微波信号的相位，从而使传输的微波信号趋于稳定，这种方法的局限在于，相位差信号的提取主要依靠电路上的锁相技术，即利用鉴相器和环路滤波器鉴别相位抖动信息，传输信号的带宽受到很大限制，另外，目前用于补偿相位的器件主要有波长调谐激光器，可调光/电延迟线，光纤拉伸器等，当环境变化较大时，光纤等效长度变化较大，从而引起传输信号的相位抖动较大，由于上述器件的可调节范围较小，很难实现相位抖动的实时补偿。本发明使用被动控制法，在信号发射端，将已带有相位抖动的信号和待传输的信号进行混频实现信号预失真，预失真的信号经过同一链路的传输后得到相位稳定的微波信号。目前，被动控制法通常需要多个混频器，电滤波器和多个相位同步的微波源，系统复杂，成本较高。(F.Yin，A.Zhang，Y.Dai，T.Ren，K.Xu，J.Li，J.Lin，and G.Tang，“Phase-conjugation-based fast RF phase tabilization for fiber delivery”Opt.Express vol.22，no.1，2014.)

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于光学相位共轭的微波信号长距离光纤稳相传输装置，该装置只在发射端对信号进行处理，搭建及维护成本低；减少了混频器的使用，对微波信号的预失真主要在光上进行，提高了系统的带宽；只使用一个微波源，不需要进行同步。

本发明提供一种基于光学相位共轭的微波信号长距离光纤稳相传输装置，包括：一发射端、一接收端和一单模光纤，所述发射端通过单模光纤与接收端连接，其中：

所述的发送端包括：

一微波信号源；

一除频器，其输入端与微波信号源的输出端相连；

一第一相位共轭单元，其输入端与除频器的输出端相连；

一第一光电探测器，其输入端与第一相位共轭单元的输出端相连；

一功分器，其输入端与第一光电探测器的输出端相连；

一强度调制器，其射频输入端与功分器的输出端口1相连；

一光源，其输出端与强度调制器的光输入端相连；

一光环行器，其输入端口1与强度调制器的输出端相连；

一第一阵列波导光栅，其输入端口2与环形器的输出端口2相连；

一第二光电探测器，其输入端与光环行器的端口3相连；

一电混频器，其本振输入端与第二光电探测器的输出端相连，该电混频器的中频输入端与功分器的输出端口2相连；

一带通滤波器，其输入端与电混频器的射频输出端相连；

一第二相位共轭单元，其输入端与带通滤波器的输出端相连，输出端与第一阵列波导光栅输入端口1相连；

所述的接收端包括：

一第二阵列波导光栅，其输入端与单模光纤相连，该单模光纤的另一端与第一阵列波导光栅的输出端相连；

一法拉第旋光镜，其输入端与第二阵列波导光栅的输出端口2相连；

一第三光电探测器，其输入端与第二阵列波导光栅的输出端口1相连。

本发明具有以下有益效果：该系统只在发射端对信号进行处理，搭建及维护成本低；减少了混频器的使用，对微波信号的预失真主要在光上进行，提高了系统的带宽；只使用一个微波源，不需要进行同步。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明，其中：