[发明专利]基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构

权利要求书

1.一种基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构，其特征在于，包括激光器驱动电路、激光器、单级双驱动调制器、射频前置放大器、本振信号产生装置、第一光电探测器和中频滤波放大器，所述单级双驱动调制器为设有两组行波电极的马赫曾德尔双臂干涉器；所述激光器驱动电路与激光器电连接，所述激光器与单级双驱动调制器的第一光口连接，所述射频前置放大器和本振信号产生装置分别与单级双驱动调制器的两组行波电极电连接，所述单级双驱动调制器的第二光口与第一光电探测器的光口连接，所述第一光电探测器的电口与中频滤波放大器电连接；

所述激光器用于产生光载波信号送给单级双驱动调制器；

所述射频前置放大器用于对输入的射频信号进行放大后送给单级双驱动调制器的第一组行波电极；

所述本振信号产生装置用于生成本振信号，并送给单级双驱动调制器的第二组行波电极；

所述单级双驱动调制器用于对射频信号和本振信号进行光域混频，得到已调制光信号并输出；

所述第一光电探测器用于将单级双驱动调制器输出的已调制光信号转换为光电流，并输出中频电信号；

所述中频滤波放大器用于对第一光电探测器输出的中频电信号进行滤波和放大；

所述单级双驱动调制器工作时的预定偏置点θ_DC＝20°，在小信号条件下，所述微波光子变频架构的变频效率的表达式为：

上式中，表示光电探测器的响应度变量，P_LD为激光器的输出光功率，L_EOM为单级双驱动调制器的光插损，J₁()表示1阶贝塞尔函数，m₂为本振信号的调制系数，Z_in为单级双驱动调制器的输入阻抗，Z_out为单级双驱动调制器的输出阻抗，V_πRF为单级双驱动调制器的输入射频电压；

所述光子变频架构还包括光分路器、第二光电探测器和偏置电压控制电路，所述单级双驱动调制器的第二光口通过光分路器与第一光电探测器的光口连接，其中，所述光分路器的输入端与单级双驱动调制器的第二光口连接，第一输出端与第一光电探测器的光口连接，第二输出端与第二光电探测器的光口连接，所述第二光电探测器的电口与偏置控制电路电连接，所述偏置电压控制电路用于根据第二光电探测器送来的中频电信号对单级双驱动调制器的偏置电压进行调节；

将θ_DC＝20°时第二光电探测器输出的直流光电流I_DC的值设置为偏置电压控制电路的预设值，当I_DC的值大于预设值时，偏置电压控制电路判定θ_DC20°，并调节减小单级双驱动调制器的偏置电压；当I_DC的值小于预设值时，偏置电压控制电路判定θ_DC20°，并调节增大单级双驱动调制器的偏置电压，从而保持θ_DC＝20°。

2.根据权利要求1所述的基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构，其特征在于，激光器输出的光载波信号的表达式为：

射频前置放大器放大后的射频信号的表达式为：

V_RF(t)＝V_RFcos(ω_RFt)

本振信号产生装置产生的本振信号的表达式为：

V_LO(t)＝V_LOcos(ω_LOt)

则单级双驱动调制器输出的已调制光信号的表达式为：

上述表达式中，V_RF为放大后的射频信号的幅度，ω_RF为射频信号的角频率，V_LO为本振信号的幅度，ω_LO为本振信号的角频率，ω_c为光载波信号的角频率，V_πDC为直流半波电压。

3.根据权利要求2所述的基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构，其特征在于，光电探测器转换后输出的中频电信号的表达式为：

上式中，m₁为射频信号的调制系数。

4.根据权利要求3所述的基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构，其特征在于，所述微波光子变频架构的变频效率的表达式为：

上式中，P_RF为放大后的射频信号的功率，P_IF为输出的中频信号的功率。