[发明专利]一种基于光电振荡器的矢量信号上变频装置

说明书

本发明公开了一种基于光电振荡器的矢量信号上变频装置，包括激光器、第一电光调制器、第一光纤耦合器、第一光纤、第一滤波器、第一光电探测器、第二滤波器、光交叉波分复用器、第二电光调制器、第二光纤耦合器、第二光纤、第二光电探测器；与传统微波光子上变频系统相比，不需要调制基带信号到微波信号上，而是直接在光载波上对基带信号进行变频调制，更加方便；同时采用同一路光信号的正负一阶边带拍频可以实现两倍本振频率的上变频，同时抵消大部分噪声干扰，提高信噪比。

技术领域

本发明涉及微波光子变频领域，具体涉及一种基于光电振荡器的矢量信号上变频装置。

背景技术

微波技术目前在无线通讯、电子对抗、雷达探测、卫星通讯以及导航等领域取得了众多应用。实际上，低频段的频带资源几乎消耗殆尽，为了获得更大的工作带宽，研究者都将注意力转向更高的频段，尤其是30-300GHz的毫米波波段。传统的电学混频器的多态转换限制了变频的动态范围，同时调制范围和带宽有限，而微波光子变频技术具有低损耗，高带宽，抗电磁干扰、简单轻便等优点，所以通过微波光子学的方法来获得稳定度高、纯度高、经济的微波信号具有较大的吸引力。近年来，微波光子变频在过去20年里受到了广泛而深入的研究，许多关键技术得到较大发展。

较为常见的微波光子变频方案是采用马赫-增德尔调制器、相位调制器等器件利用边带实现变频。Hongchen Yu等人发表的“A full-band RF photonic receiver basedon the integrated ultra-high Q bandpass filter”(Optical Fiber CommunicationsConference and Exhibition 2015年1-3页)一文中提出了采用两个马赫-增德尔调制器级联实现下变频的设想，该方案中采用一个马赫-增德尔调制器将本振信号调制到光载波上，利用光交叉波分复用器将已调光信号的正负一阶边带分开，利用一个相位调制器将待处理的射频信号调制到正一阶边带光信号上，再利用光电探测器将其与负一阶边带拍频，得到下变频电信号，保证了较大的无杂散动态范围，然而需要先将基带信号调制到射频信号上再进行变频，同时当需要较大范围变频时仍需要高成本的射频信号源作为本振。

发明内容

本发明提供了一种基于光电振荡器的矢量信号上变频装置，能够实现矢量信号的大范围直接上变频。

一种基于光电振荡器的矢量信号上变频装置，包括激光器、第一电光调制器、第一光纤耦合器、第一光纤、第一滤波器、第一光电探测器、第二滤波器、光交叉波分复用器、第二电光调制器、第二光纤耦合器、第二光纤、第二光电探测器；

激光器输出的光信号输入第一电光调制器进行微波信号的调制；第一电光调制器的输出信号利用第一光纤耦合器分成第一调制光信号与第二调制光信号；第一调制光信号依次经过第一光纤、第一滤波器、第一光电探测器、第二滤波器，输出的电信号作为本振信号输入第一电光调制器，实现光电振荡回路；第二调制光信号由光交叉波分复用器分为第三调制光信号和第四调制光信号；第四调制光信号输入第二电光调制器进行强度调制，待处理的基带信号经串并转换后分两路输入第二电光调制器，将待处理基带信号调制到第四调制光信号上，得到第五调制光信号；第五调制光信号与经光纤延时的第三调制光信号输入第二光纤耦合器合为一路信号；第二光纤耦合器输出的信号经第二光纤输入第二光电探测器进行拍频，转换为上变频的电信号后输出；

所述的第一电光调制器偏置在最小传输点；

所述的第二电光调制器中的两个子调制器偏置在线性传输点，主调制器偏置在正交传输点；

所述的光交叉波分复用器中心频率分别为激光源频率与光电振荡器振荡频率之和、激光源频率与光电振荡器频率之差。

所述的激光器采用分布反馈激光器，用于作为电光调制器的载波信号，具有体积小、噪声低的优点。