[发明专利]基于电光调制的微波光子复合调制合成极窄脉冲产生系统

说明书

本发明公开了一种基于电光调制的宽带微波频率相位复合调制信号产生系统，利用光电振荡模块中频率电可调微盘光滤波器对起振的信号进行频率选择，实现频率调制；利用相位调制模块中电光相位调制器进行任意相位编码；利用锁相环模块对产生信号进行相位锁定，保证雷达工作波形的相参性；该信号产生器能够产生线性调频信号、频率编码信号、频率相位复合编码信号，灵活多变的波形能够满足各类复杂场景下目标探测需求；相比于传统电子技术手段，利用光学技术产生微波宽带信号具有频率高，带宽大，波形易重构等显著优势。

技术领域

本发明涉及微波信号发生装置技术领域，具体涉及一种基于电光调制的宽带微波频率相位复合调制信号产生系统。

背景技术

现代雷达需具备低截获、抗干扰等特性，低截获概率雷达常采用频率编码、相位编码、噪声调制等信号形式。几种信号各有优缺点，相位编码信号具有波形捷变、抗干扰和低截获的能力，但对多普勒频移敏感。而频率编码信号可实现较大带宽和较高的峰值旁瓣比，但一般调制规律较为简单。在现有技术条件下，单一的相位或频率编码都难以实现较大的时宽带宽积，低截获性能受到了较大限制。而频率相位复合编码信号可以实现频率编码和相位编码的优势互补，从而获得较高的距离和速度分辨率，同时获得较好的低截获概率性能。

在早期，宽带雷达信号的产生主要采用微波信号产生器。其中，微波振荡器是微波信号发生器的核心部件，包括石英振荡器、高品质介质腔振荡器等。然而，微波振荡器产生的信号都是在固定频率，且通常工作在较低的频段，其性能已不能满足雷达技术发展的需求。随着电子技术的快速发展，直接数字合成技术(DDS) 采用数字采样存储技术，根据预定的采样频率、信号带宽、时宽、编码方式等参数，计算出信号各点采样值，预先存储在高速存储器中，通过数模转换电路产生宽带任意调制信号。然而，由于数字电路的非线性，其输出信号杂散较多，通常难以实现高纯度的信号产生，此外，存储大带宽波形数据所需的存储器已经超出了当前主流FPGA芯片内存储容量范围。因此，现阶段难以采用数字的方式产生大带宽任意调制信号。

微波光子技术在射频信号产生以及处理具有高品质、低损耗、大带宽等优势, 为宽带信号产生提供了新的思路和途径。光电振荡器(OEO)是一种结合微波与光子技术的新型振荡器，能广泛应用于通信、雷达、精确测量等领域。对于雷达领域采用的宽带任意调制波形，OEO的实用化需要解决两个问题：其一，如何有效控制产生信号的初始相位，保证雷达工作波形的相参性；其二，如何产生更大瞬时带宽、更复杂调制方式和更好频率稳定度的宽带任意波形信号。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于电光调制的宽带微波频率相位复合调制信号产生系统，可以产生频率高，带宽大，波形易重构的信号。

基于电光调制的宽带微波频率相位复合调制信号产生系统，包括光电振荡器模块、锁相环模块和相位调制模块；

所述光电振荡器模块是由光信号链路和微波信号链路构成的光电混合谐振腔闭环结构；

其中，光信号链路包括激光源、第一电光相位调制器、频率可调谐Add-Drop 型微盘谐振腔光滤波器、光纤延迟线以及第一光电探测器；所述微波信号链路包括微波耦合器、微波功率放大器和偏置器；

激光源发出的连续光信号经第一电光相位调制器调制后由输入端口接入微盘谐振腔光滤波器；经其选频后，光信号由直通输出端口输出，再经光纤延迟线输入第一光电探测器；

所述第一光电探测器将光信号转换为电信号，经微波功率放大器放大与锁相环模块输出信号经偏置器合并后用于驱动电光相位调制器，构成一个正反馈闭环线路；

所述锁相环模块包括微波分频器、混频器和低通滤波器；所述分频器将光电振荡器模块的微波振荡信号进行分频，得到频率与参考信号相当的信号；所述混频器对输入的参考信号和分频后的微波振荡信号进行频率比较，输出一个代表两者差异的信号，并通过低通滤波器将差异信号的高频成分滤除，保留直流部分即相位修改信号，即为锁相环模块输出信号；