[发明专利]微波光子滤波方法及微波光子滤波装置

说明书

本发明公开了一种微波光子滤波方法，用频率为f的微波信号对光载波进行相位调制，生成n阶光边带的调制光信号，n为大于等于2的整数；用中心频率与光载波相差Δf、通带宽度为BW的光带通滤波器对所述调制光信号滤波，其中，f_BW、f_c分别为所述微波光子滤波方法滤波通带的带宽和中心频率；对滤波后的调制光信号进行光电转换，得到所述微波信号的2n‑1阶谐波分量。本发明还公开了一种微波光子滤波装置。本发明利用相位调制器的非线性，能够实现非线性的奇次高阶谐波的微波光子滤波，可将微波光子滤波器的中心频率提高至W波段甚至更高频段。

技术领域

本发明涉及一种滤波方法，尤其涉及一种微波光子滤波方法及微波光子滤波装置。

背景技术

滤波器是信号处理系统的基础，几乎存在于每一个信号处理系统中，在雷达、无线通信以及移动通信等领域都具有重要的应用价值。滤波器可看作为一个选频电路，其基本目的是对输入信号频谱中的某一部分频率进行选通或者消除，其中信号能够通过的频率范围称为通带，信号受到很大衰减和抑制的频率范围称为阻带。传统的电滤波器在多通道滤波频率调谐、带宽改变等方面存在较大的局限性，导致其在高频领域的应用受到了极大的限制。此外，随着微波系统中通信容量的迅速增长，其对信号处理的速率和带宽的要求愈来愈高，使得传统电滤波器的性能面临极大的挑战。

随着微波光子技术的发展，微波光子滤波器应运而生。微波光子滤波器是指经过特殊设计，实现对微波信号滤波处理的光子系统。与传统电域微波滤波器相比，微波光子滤波器能够在光域内对微波信号进行处理，抑制噪声并滤除杂波信号，获取所需频段的微波信号，从而实现信号选频功能。由于利用了光纤损耗小、抗电磁干扰能力强、体积小、重量轻、带宽大等优点，且由于光纤对调制的不同频率射频信号损耗平坦，微波光子滤波器可以更容易的在高频段实现大带宽、可调谐和通带谱形的重构。因此，微波光子滤波器是未来信号处理技术领域的重要研究方向。

目前基于微波光子技术的滤波方法主要有宽带光源的光谱分割与色散器件相结合的方法、相位调制与光纤光栅相结合的方法等。基于光谱分割的宽带光源和相位调制的可调谐全光单带通光子微波滤波器，利用宽带光源和马赫曾德尔干涉仪(Mach-ZehnderInterferometer，MZI)生成连续的光谱样本，这些样本在单模光纤的帮助下形成具有单带通响应的有限脉冲响应滤波器，然后采用相位调制器消除滤波响应中的基带成分。可以通过更改MZI的自由频谱范围来调整该微波光子滤波器的中心频率【Chen M,Tunable all-optical single-bandpass photonic microwave filter based on spectrally slicedbroad optical source and phase modulation,Applied Optics,2013,52(2):302-306.】。一种基于啁啾相移光纤光栅(Phase-shifted fiber Bragg grating,PS-FBG)的宽调谐单通带微波光子滤波器，光波在相位调制器中被矢量网络分析仪产生的扫频微波信号进行相位调制。由于啁啾PS-FBG的反射谱存在一个很窄的陷波窗口，若光载波处在反射谱的通带处，当其中某一个调制边带落在陷波位置处时，那么此时只剩下对应的另外一个边带，上下两边带的幅度平衡被打破，实现了相位到强度的转化，经光电探测器(Photodetector,PD)探测后将产生一个单通带频率响应【王棋,基于啁啾相移FBG的宽调谐单通带微波光子滤波器,光电子·激光,2015,26(07):1248-1254.】。然而，尽管上述方法所提供的微波光子滤波器能够实现宽带可调谐，但均只能实现线性滤波。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种微波光子滤波方法，利用相位调制器的非线性，能够实现非线性的奇次高阶谐波的微波光子滤波，可将微波光子滤波器的中心频率提高至W波段甚至更高频段。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：