[发明专利]一种双频段相位编码信号的光学生成方法

说明书

本发明公开了一种双频段相位编码信号的光学生成方法，该方法涉及微波技术领域和光通信技术领域。所述方法如说明书附图图1所示，包括激光器LD、双偏振正交相移键控调制器DP‑QPSK、偏振控制器PC、偏振分束器PBS和平衡光电探测器BPD。基带相位编码信号通过DP‑QPSK中的X‑DPMZM调制到光载波上，本振信号通过DP‑QPSK中的Y‑DPMZM产生正负1阶光边带；调整PC，控制DP‑QPSK输出光信号的偏振态和PBS主轴的夹角，随后经过光电平衡探测后就可以得到相位编码信号。本发明可同时产生双频段相位编码信号。不仅克服了电域技术的电子瓶颈，还扩展了工作带宽；双频段特性还使得系统在双波段雷达中有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域以及微波技术领域，主要涉及利用光子学技术产生相位编码信号。

背景技术

随着无线电应用频带的增加，雷达系统正向超宽带、可重构和多频段发展。脉冲雷达是一种常见的雷达类型，探测信号带宽越大，雷达探测分辨率越高；时宽越大，速度分辨率越高。为了进一步提高雷达系统的探测精度和距离，需要研究产生更大时宽带宽的脉冲压缩信号，而相位编码信号由于其产生容易，脉冲压缩性能好，得到了广泛的应用。尽管利用电子技术产生相位编码信号的技术已经十分成熟，但是目前在电域中，关键器件的带宽受限，定时抖动大，电磁干扰严重，系统体积功耗大等问题限制了雷达系统的发展和应用场景

微波光子技术的多频段、大带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等一系列优势，使其成为突破电子瓶颈的关键技术，因此相位编码信号的光学生成方法逐渐成为了研究的热点。采用光学技术，可在多频段范围内产生超大瞬时带宽的相位编码信号，同时其体积小，功耗低等优势使其在下一代雷达探测，侦查等相关领域均有潜在的应用价值。

目前已报道的光子相位编码信号生成方案大致分为两大类，一类为基于空间光学的生成方案，一类为基于外调制器的生成方案。在第一类方案中，虽然系统灵活，可扩展性强，但是空间调制器体积大，并且自由空间的光与光纤耦合会使系统结构复杂，损耗增大。在第二类方案中，利用电光调制器灵活的调制方式和可变的系统结构，可以设计出各种倍频因子可调的信号，然而大多数方案只能产生一种频段的相位编码信号，有的还需要级联调制器使得系统变得复杂，难以应用在双波段雷达、频率分集雷达等系统中。

发明内容

为了解决技术背景中所存在的问题，本发明提出了一种双频段相位编码信号的光学生成方法。该方法仅使用一个集成电光调制器即可同时产生双频段的相位编码信号，简化了系统结构，降低系统传输损耗；双频段信号同时产生可以方便其用于双波段雷达等领域。

采用双偏振正交相移键控调制器DP-QPSK对光载波相位调制和抑制载波的双边带调制，两个偏振态的信号可被精确调谐，这样可使光载波与正负1阶边带的偏振态相互正交；光电转换模块采用平衡光电探测器，提高了本振信号的隔离度，防止了本振信号的泄露对产生的相位编码信号的干扰。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述装置包括激光源LD、双偏振正交相移键控调制器DP-QPSK、偏振控制器PC、偏振分束器PBS、平衡光电探测器BPD、射频源、任意波形发生器AWG、直流源、电功分器。光源的输出端与DP-QPSK调制器的输入端连接，AWG产生的基带相位编码信号由电功分器分为两路，直接加载在DP-QPSK调制器中的X-DPMZM的两个射频输入端，两个射频源输出两个频率不同的本振信号，分别加载在DP-QPSK调制器中的Y-DPMZM的两个射频输入端。DP-QPSK调制器的输出端与偏振控制器PC相连，随后连接PBS的输入端，PBS的输出端连接BPD的两个输入端，光电探测器的输出端可连接示波器或频谱仪分析。

其中DP-QPSK内部是由Y型分光器、两个双平行马赫增德尔调制器DPMZM(X-DPMZM和Y-DPMZM)、90度偏振旋转器和偏振合束器PBC集成，DPMZM共包括三个马赫曾德尔调制器MZM，其中两个MZM作为子调制器嵌在作为主调制器的MZM中。

其中BPD由两个性能相同或相似的光电探测器构成，BPD的输出时两个光电探测器各自输出相减的结果。