[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

说明书

本发明公开了一种基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构，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。本发明中，微波光子变频结构能够很好的与光传输系统相兼容，便于实现对光传输系统的扩展；采用单级调制器完成光域混频，大大改善了链路插损，系统结构简单，有利于噪声系数的优化；调制器工作在低偏位置，输出噪声进一步降低，噪声系数进一步改善；本发明可用于雷达、电子战、通信等领域中，应用范围广，工作噪声低，使用效果好。

技术领域

本发明涉及微波光子变频器领域，特别涉及一种基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构。

背景技术

微波光子变频技术是指在光域对微波信号进行上下变频处理的技术。在光域进行微波信号变频不仅具有频率覆盖范围宽、瞬时带宽大、隔离度大、串扰低等传统微波技术不可比拟的优势，而且借助于集成化实现微波光子技术，可极大的减小系统的体积、重量，提供更加灵活的布局。上述独特的优势使得其在机载、星载等空间受限、高性能电子信息系统中具备广泛的应用潜力。

目前国内外已经出现的微波光子变频器大多采用级联调制器结构，主要包括级联强度调制器与级联相位两种调制方式。级联强度调制器方式会极大增加光路损耗，结合光放大器虽然可以补偿光路损耗，但是引入的自发辐射噪声会显著恶化系统的噪声系数；级联相位调制器实现了中频信号的光电探测，但通常需要特殊的解决方案，极大地增加了系统的复杂程度。考虑到上述因素，利用单级双驱动强度调制器结构实现的微波光子变频器结构简单，其在噪声系数方面具备极大的优势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种采用单级调制器结构降低微波光子变频噪声的基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构。

本发明的技术方案如下：

一种基于单级双驱动调制器的低噪声微波光子变频架构，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。

进一步的，所述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。

进一步的，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：