[发明专利]基于级联调制器的无模糊微波光子多普勒频移测量方法

说明书

本发明公开了一种基于级联调制器的无模糊微波光子多普勒频移测量方法，该发明涉及微波光子技术领域。所述方法如说明书附图1所示，包括激光器LD，双偏振马赫增德尔调制器Dpol‑MZM，相位调制器PM，起偏器Pol，掺铒光纤放大器EDFA，光学带通滤波器滤波OBPF，光电检测器PD。本发明将低频参考信号和回波信号分别调制在Dpol‑MZM的上下子调制器MZMx和MZMy上，MZMx工作在正交点进行单边带调制SSB，MZMy工作在最小点进行抑制载波的双边带调制CS‑DSB，Dpol‑MZM输出信号的X轴对准PM的主轴后对发射信号进行相位调制，PM输出经过起偏器Pol，EDFA，OBPF得到期望的正一阶边带信号，送入PD进行拍频，结果通过低频电谱仪ESA检测，能够同时测量多普勒频移的值和方向而不受信号相位影响。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域和微波技术领域，主要涉及基于双偏振马赫增德尔调制器和相位调制器级联调制实现无模糊的微波光子多普勒频移测量。

背景技术

微波光子多普勒频移测量指的是天线接收到的回波信号经调制与已调制的发射信号拍频即为多普勒频移，广泛的应用于通信，科学测量，电子战和雷达系统中。因此对多普勒频移进行精确测量具有重要意义。传统的电域测量方法由于受到测量器件的限制，只能工作在特定频段测量较小范围，并且抗电磁干扰能力差，测量精度不高。随着无线电信号频率的提高以及周围电磁环境的日益复杂，多普勒频移测量需要大的测量范围以及强的抗电磁干扰能力。

与传统的电域测量技术相比，微波光子技术具有大带宽，抗电磁干扰能力强，功耗低，传输损耗小等优势，特别适合复杂电磁环境下的高精度大带宽测量应用，这为多普勒频移测量提供了新的技术途径。

目前已经提出的微波光子多普勒频移测量有几种常用方法。第一种是基于四波混频效应的多普勒频移测量方法，该方法建立了直流电压与多普勒频移的映射关系，但是却无法分辨出多普勒频移方向。第二种是基于微波光子学的同相位和正交相干检测的多普勒频移测量方法。由于使用90°光混频器和IQ两路信道,系统需要平衡信道并且结构很复杂。第三种是基于偏振复用的多普勒频移测量方案。该系统需要均衡的信道来确定方向，由于调制复杂，系统需要同步射频信号和一个90°电移相器，这限制了系统的带宽。第四种是利用光频移和光外差测量宽带多普勒频移的值和方向。通过将回波信号与光载波混合得到信号，该频率随后由电谱仪进行估计，电谱仪可以计算出多普勒频移的值和方向。由于系统中使用的频移调制器引入了额外的误差，限制了系统的测量精度。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种基于双偏振的马赫增德尔调制器和相位调制器级联的一种多普勒频移测量方法。将参考射频和回波信号应用于双偏振的马赫增德尔调制器的上下子调制器MZMx和MZMy，Dpol-MZM的输出接偏振控制器，偏正控制器的输出的X轴和相位调制器的主轴对齐，调制输出信号进入相位调制器当做相位调制的载波，发射信号经相位调制后经光学带通滤波器滤波OBPF，再由低速光电探测器PD拍频结果在低频电谱仪ESA上检测。相比于技术背景中提到的多普勒频移测量方法，该方法只需要一个低频电谱仪来测量，信号相位不影响整个系统的测量，由于多普勒频移是发射信号和回波信号之间的拍频，所以该方案具有较高的测量精度。级联的结构使得参考信号可以是低频信号。

本发明采用的技术方案是：所述方法包括激光器LD，双偏振马赫增德尔调制器Dpol-MZM，偏振控制器PC，相位调制器PM，起偏器Pol，光学带通滤波器滤波OBPF，低速光电检测器PD。激光器LD输出的光载波直接注入到Dpol-MZM的输入端被功分为两路，低频参考信号和回波信号分别加在Dpol-MZM的子MZMx和MZMy上，Dpol-MZM的输出经过偏正控制器PC1，调整PC1的方向使得输出信号的X轴与相位调制器的主轴对齐，X偏振方向的信号作为相位调制的光载波对发射信号进行调制，PM的输出经过偏正控制器PC2,起偏器Pol、光学带通滤波器滤波OBPF和低速光电检测

器PD拍频,结果通过低频ESA检测。