[发明专利]基于双偏振调制器实现多普勒频移测量的方法

说明书

本发明公开了一种基于双偏振调制器实现多普勒频移测量的方法，该发明涉及微波技术领域以及光通信技术领域，主要应用于多普勒频移DFS的测量。所述装置如附图所示，包括光源LD、发射信号Transmitted signal源、回声信号源Echo signal、90度移相器Phase Shifter、双偏振调制器DPol‑MZM、光放大器EDFA、光滤波器OBPF、偏振分束器PBS、光电探测器PD以及混合耦合器Hybrid Coupler。该方法基于DPol‑MZM将回声信号下变频到低频电信号，结合Hybrid Coupler可以同时估计出多普勒的大小和方向。当多普勒频为正时，只有Hybrid Coupler的正端口有输出信号，当多普勒频移为负时，只有Hybrid Coupler的负端口有输出信号。本方法具有载波频率调谐范围宽、测频精度高等优点。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域和微波技术领域，尤其涉及微波信号光子学多普勒频移测量。

背景技术

多普勒效应是由于相对运动而引起的发射频率和接收频率存在偏差的现象。其频率差被定义为多普勒频移DFS。目前，在雷达、无线通信、电子战、医学成像等领域多普勒频移测量有着重要的应用。例如，在无线通信中，多普勒效应表现为无线多径衰落信道的时变特性，通过测量多普勒频移可以对信道参数进行准确估计，从而对通信系统进行合理的设计。在临床医学中，利用多普勒效应对心血管系统以及各脏器内正在流动的血液进行检测，从而获得血流方向、血流速度分布以及血流状态等一些重要的血流信息进而对疾病进行诊断。传统电域的多普勒频移测量方法有傅里叶分析、时域分析、正交混频等。这些方法虽然能够获得很好的测量精度，但受限于电子瓶颈，具有带宽窄、易受电磁干扰等问题。

微波光子技术结合了微波和光子两大技术的优势，成为近年来的研究热点。该技术具备瞬时带宽大、体积小、功耗少、抗电磁干扰等优点，为多普勒频移测量提供一个新的解决方案。

在已经提出的微波光子学多普勒频移测量的方案中有两种思路：一种是通过将多普勒频移映射到功率，利用功率到频率偏移量一一对应关系间接测得多普勒频移，但无法获得多普勒频移的方向；另外一种是通过光学下变频链路将多普勒频移变换成低频的电信号，利用频谱分析仪和示波器分析低频电信号的频谱、相位关系来分别获取多普勒频移的大小和方向。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种基于双偏振调制器实现多普勒频移测量的方法。该发明通过频谱分析仪来分析下变频后的多普勒频移的大小，利用混合耦合器来实现方向的判定。当正多普勒频移发生时，混合耦合器的正端口输出信号，负多普勒频移发生时，混合耦合器的负端口输出信号。该方法具有载频调谐范围宽、测频精度高等优点。

本发明解决其技术问题所采用的方法是：所述装置包括激光二极管LD、电移相器Phase Shifter、双偏振马增调制器DPol-MZM、掺铒光纤放大器EDFA、光滤波器OBPF、偏振控制器PC、偏振分束器PBS和光电检测器PD和混合耦合器Hybrid Coupler；LD的输出端口与DPol-MZM的输入端相连，DPol-MZM的输出端与EDFA的输入端相连，EDFA的输出端和OBPF的输入端相连，OBPF的输出端经PC和PBS的输入端相连，PBS输出端的两个分支分别和PD1和PD2的输入端相连。PD1和PD2的输出端分别和Hybrid Coupler的两个输入端口相连。

上述的DPol-MZM由一个光分束器、上下两个并行的上路子调制器MZM1、下路子调制器MZM2以及偏振复用器PBC集成，MZM1的两个射频端口为port1和port2，直流偏置V_DC1，MZM2的两个射频端口为port3和port4，直流偏置V_DC2，MZM1和MZM2具有相同的结构和性能。

上述的PD1和PD2均为窄带PD。