[发明专利]一种基于扫频激光器的微波光子移频器

说明书

本发明公开了一种基于扫频激光器的微波光子移频器，包括扫频激光器、强度调制器、色散调谐模块、光电探测器；扫频激光器用于产生光载波，其输出端与强度调制器的光输入端连接；强度调制器用于将射频微波信号调制到光载波上，强度调制器的射频端口与待移频的微波射频信号连接，强度调制器的光输出端与色散调谐模块光输入端连接；色散调谐模块用于调制光信号进行色散控制，色散调谐模块光输出端与光电探测器光输入端连接；光电探测器用于探测调制光信号，光电探测器的射频输出端得到移频后的射频微波信号；本发明无需外接微波源，不受外接微波源频率抖动影响，结构简单，降低成本，能进行任意比例移频，工作范围广，能实现更高频率微波信号移频。

技术领域

本发明涉及微波光子系统的研究领域，特别涉及一种基于扫频激光器的微波光子移频器。

背景技术

微波移频器是一种实现将输入微波信号的频率进行一定的频率移动并输出的器件。微波移频器广泛的应用于信号处理、移动通信和无线电收发领域，例如在高速铁路通信中，由于载具的接收/发射拥有较高的运行速度，使其与地面固定位置的信号发射/接收端之间有较高的相对速度，导致接收到的频率会产生多普勒频移，从而干扰信号的接收效果，因此需要移频器进行相应的补偿。实现移频器功能的器件或系统一般可归纳为以下三大类：

(1)倍频器。传统电学倍频器可通过利用非线性电路产生高次谐波或者利用频率控制回路来实现，但往往频率较低，带宽小；更高的频率和更大的带宽范围的倍频器可利用微波光子技术，例如通过载波抑制双边带或高次谐波来实现。但倍频器的输出信号是输入信号的整数倍，无法实现非整数倍的移频，这就大大限制了其应用范围，因此倍频器被更多的应用到高频信号产生等领域。

(2)混频器。混频器是一种结构简单、可调谐性很强的微波信号处理器件，被广泛的应用在通信系统中。高频信号很难直接处理，通过混频器将高频信号的频谱搬移到低频可以降低处理难度。传统的混频器包括混频电路(适用于低频信号)和微波混频波导(适用于高频信号)；微波光子混频器利用光学系统来实现更高频率的信号混频，同时可以实现镜像抑制的功能。利用混频器进行移频的最大问题是，混频器需要额外的微波源来提供本振信号，因此增大了系统的复杂性并增加了成本，同时混频器本身也有带宽和镜像干扰信号等的限制，更适合于频移量较大的场合。

(3)数字信号处理。数字信号处理技术是一种能对输入信号做高速、实时的变换或加工等处理的运算，数字信号处理技术可以实现滤波、移相、混频、移频、调制解调等功能。但是数字信号处理技术本高昂，需要专门的设备，并且对于高频信号的处理难度非常大，使成本进一步增大。而且对于超高频率的微波信号，数字信号处理技术的处理难度也会大大增加。

因此目前需要一种工作范围大、调谐比例广、低成本、无需额外微波源的移频系统，来实现大带宽、大移频系数范围的微波信号移频功能。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于扫频激光器的微波光子移频器，通过匹配扫频激光器的啁啾率与色散系统的色散量，可以同时实现时域信号的拉伸或压缩，实现输出信号频率的减小或增大，可对待移频的微波射频信号进行任意比例的移频。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于扫频激光器的微波光子移频器，其特征在于，包括扫频激光器、强度调制器、色散调谐模块、光电探测器；

其中，扫频激光器用于产生光载波，扫频激光器输出端与强度调制器的光输入端连接；强度调制器用于将射频微波信号调制到光载波上，强度调制器的射频端口与待移频的微波射频信号连接，强度调制器的光输出端与色散调谐模块光输入端连接；色散调谐模块用于调制光信号进行色散控制，色散调谐模块光输出端与光电探测器光输入端连接；光电探测器用于探测调制光信号，光电探测器的射频输出端得到移频后的射频微波信号。

进一步地，所述扫频激光器的波长随时间线性变化，扫频激光器的波长范围为1500～1600nm，扫频激光器的啁啾率为0～40nm/ps。