[发明专利]一种差分相位编码的微波信号产生方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种差分相位编码的微波信号产生方法及装置，尤其涉及一种基于微波光子技术实现的差分相位编码的微波信号产生方法及装置，属于通信、雷达与微波光子学领域。

背景技术

相位编码或差分相位编码是微波通信系统中常用的调制格式，也是雷达系统中实现脉冲压缩以提高距离分辨率的关键技术之一。特别的，使用差分相位编码格式能明显提高微波通信系统的可靠性。随着通信与雷达等系统所需要的相位编码信号的载频不断提升、带宽不断增大，如何产生高频、大带宽的相位编码信号成为通信与雷达系统亟需解决的问题。

传统的相位编码信号通过电子技术产生，但是信号的带宽受限并且载波频率较低，当使用混频的方法提升信号带宽与频率时会导致信号质量恶化，因而难以满足未来通信与雷达系统的需求。与采用电子技术相比，利用微波光子技术产生相位编码的微波信号具有频率高、带宽大、损耗低、体积小、抗电磁干扰能力强等优势，受到人们的高度重视。近年来，研究人员提出了许多种基于微波光子技术的相位编码信号产生方法，但目前这些方法通常存在以下几方面问题：第一、由于光电探测器实现光电转换时遵循平方律检波，得到的相位编码信号中存在较多的低频成分，在信号发射前必须使用滤波器将低频成分去除，使系统复杂度升高；第二、得到的相位编码信号的载频与驱动系统的微波信号源频率相同，因此要产生高载频的相位编码信号必需要使用高频的微波信号源，使系统成本增加；第三、如需要产生差分相位编码的微波信号，必须在电域首先完成信号的差分编码，然后作为微波光子系统的输入，而不能利用原始的编码信号作为输入直接产生差分相位编码的微波信号。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于微波光子技术实现的差分相位编码的微波信号产生方法及装置，利用原始的编码信号作为系统输入直接产生具有差分相位编码的微波信号。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种差分相位编码的微波信号产生方法，激光器产生直流光信号输入第一电光调制器；微波信号源产生单频微波信号驱动第一电光调制器；利用第一电光调制器对所述直流光信号进行抑制载波双边带调制得到两个子载波光信号，所述两个子载波光信号进入第二电光调制器；编码信号产生器产生二值编码信号作为驱动信号进入第二电光调制器；在第二电光调制器中，利用编码信号产生器产生的二值编码信号对两个子载波光信号同时进行相位调制；第二电光调制器输出的光信号进入级联马赫曾德尔干涉仪；级联马赫曾德尔干涉仪由第一级马赫曾德尔干涉仪和第二级马赫曾德尔干涉仪组成；所述第一级马赫曾德尔干涉仪对第二电光调制器输出的光信号引入延时差，使第一级马赫曾德尔干涉仪两个输出端具有互补的梳状滤波特性，从而将两个子载波光信号分开，第二级马赫曾德尔干涉仪对第一级马赫曾德尔干涉仪输出的分开的两个子载波光信号引入延时差后，两个子载波光信号互相干涉得到光强度互补的两路光信号输出；其中：第一级马赫曾德尔干涉仪中引入的延时差为τ₁＝1/(4f_RF)，f_RF为微波信号源产生的单频微波信号频率；所述第二级马赫曾德尔干涉仪中引入的延时差为τ₂＝1/B，B为编码信号产生器产生的二值编码信号的速率；第二级马赫曾德尔干涉仪输出的光强度互补的两路光信号分别送至平衡光电探测器的两个输入端；平衡光电探测器的输出即为差分相位编码的微波信号。

进一步的，第二电光调制器的相位调制深度为π。

一种差分相位编码的微波信号产生装置，包括：激光器、第一电光调制器、第二电光调制器、级联马赫曾德尔干涉仪、平衡光电探测器、微波信号源和编码信号产生器；所述平衡光电探测器中设置有两个宽带光电探测器；所述激光器的输出端连接第一电光调制器的输入端；所述第一电光调制器的输出端连接第二电光调制器的输入端；沿第二电光调制器的信号输出方向依次连接级联马赫曾德尔干涉仪和平衡光电探测器；所述微波信号源的输出端与第一电光调制器的驱动信号输入端连接；所述编码信号产生器的输出端与第二电光调制器的驱动信号输入端连接。

进一步的，所述第一电光调制器采用宽带马赫曾德尔调制器。

进一步的，所述第二电光调制器为宽带电光相位调制器。

有益效果：本发明提供的一种差分相位编码的微波信号产生方法及装置：

(1)最终产生的差分相位编码微波信号载频为驱动第一电光调制器的微波源信号频率的二倍，因而能利用低频器件产生高频微波信号。