[发明专利]一种光电融合大动态可重构变频装置与方法

说明书

一种光电融合大动态可重构变频装置及方法，包括：激光器、可调光分路器、可调电分路器、第一电光调制单元、第二电光调制单元、第一直流偏置控制单元、第二直流偏置控制单元、本振信号源、固定电分路器、第一光放大单元、第二光放大单元、光电接收单元、可调谐电滤波单元。可调电分路器和可调光分路器分别分配进入第一电光调制单元和第二电光调制单元的待变频信号功率比和输入光波的功率比，实现对变频过程中三阶交调杂散分量的消除，获得大的无杂散动态范围。根据应用不同，通过开关切换工作在低通或高通模式，实现下变频和上变频的灵活重构。本发明解决了现有光子变频系统的无杂散动态范围小，变频效率低等问题，并具有上下变频灵活重构的能力。

技术领域

本发明属于射频信号处理技术领域，涉及一种光电融合大动态可重构变频装置与方法。

背景技术

频率变换是射频信号处理的重要功能之一，与传统的电学变频技术相比，光子变频技术具有低损耗、大带宽、高抗电磁干扰特性等优势，在卫星通信、移动通信、雷达系统等领域中具有广阔的应用前景。

光子变频的基本过程是先将微波信号经过电光调制转换至光域，在光域中对信号进行处理，最后经过光电探测输出变频后的信号。光子变频具有处理带宽大的优势，并且可以实现将多个频段微波信号一次进行变频到目标频段，克服了电学变频技术中多次变频导致的系统复杂等问题。

通常在光子变频系统中由于光电器件的非线性响应，导致输出信号中除了所需的目标信号之外，还会产生其它的非线性杂散成分，尤其是三阶交调杂散分量，因其难以通过滤波器滤除，成为限制光子变频系统动态范围的重要因素，长期以来受到科学研究和工程技术人员的极大关注。

在先技术[1](C.K.Sun,R.J.Orazi,S.A.Pappert,and W.K.Burns,“Aphotonic-link millimeter-wave mixer using cascaded optical modulators and harmoniccarrier generation,”IEEE Photon.Technol.Lett.,vol.8,no.9,pp.1166–1168,Sep.1996.)中通过级联两个电光强度调制器，将本振信号和射频信号分别在两个调制器上进行双边带调制，然后经过光电探测实现变频的功能。由于级联两个调制器的插损较大，采用双边带调制方式的光载波功率较高，而光载波并不携带本振或射频信号的信息，因此该方案的变频效率较低。另外，该方案尚没有考虑变频系统的动态范围。

在先技术[2](P.X.Li,W.Pan,X.H.Zou,S.Pan,B.Luo,and L.S.Yan,“High-efficiency photonic microwave downconversion with full-frequency-rangecoverage,”IEEE Photon.J.,vol.7,no.4,pp.1–7,Aug.2015.)中通过级联两个偏振调制器，将本振信号和射频信号分别在两个调制器上进行双边带调制，通过调节偏振控制器使两调制器中的光载波处于180°反相状态而相互抵消，来实现载波抑制功能，以提高变频系统的转换效率。该方案采用级联电光调制器的方式会带来较大的三阶交调非线性失真，但尚未采取抑制三阶交调失真的措施，因此系统的无杂散动态范围受限。