[发明专利]基于光子技术的微波三分之一分频装置及方法

权利要求书

1.基于光子技术的微波三分之一分频装置，其特征在于，包括光源、DPMZM、光带通滤波器、MZM、光电探测器、低噪声放大器、微波带通滤波器以及微波功分器，其中MZM、光电探测器、低噪声放大器、微波带通滤波器以及微波功分器组成光电振荡环；

所述光源、DPMZM、光带通滤波器、MZM以及光电探测器通过光纤顺序连接，所述光电探测器、噪声放大器、微波带通滤波器以及微波功分器通过射频电缆顺序连接，所述微波功分器与MZM通过射频电缆连接；

所述光源用于产生并输出光载波；

所述DPMZM用于接收光载波和外界输入的待处理的微波信号，形成第一光信号、第二光信号以及第三光信号，第三光信号即DPMZM的输出光信号；

所述光带通滤波器用于接收第三光信号，并对其的波长范围进行限制，输出为第四光信号；

所述MZM用于接收第四光信号和第四微波信号并将第四微波信号调制到第四光信号上形成并输出第五光信号，所述第四微波信号为光电振荡环的反馈信号；

所述光电探测器用于将第五光信号转换为第一微波信号；

所述低噪声放大器用于接收第一微波信号，并将其放大输出为第二微波信号；

所述微波带通滤波器用于接收第二微波信号，并限制微波频率范围，并输出为第三微波信号；

所述微波功分器用于接收第三微波信号，将其分为两路相同功率的微波信号，其输出分别为第四微波信号和第五微波信号，第五微波信号即所需的三分之一分频的信号；

所述DPMZM即双平行马赫曾德尔调制器，包括上下两路平行的MZM和移相器；

上路MZM用于接收光源发出的光载波和外界输入的待处理的微波信号，且在被施加第一组偏置电压的情况下而工作于载波抑制双边带状态下将微波信号调制到光载波上，以形成第一光信号；

下路MZM用于接收光载波，且在被施加第二组偏置电压的情况下调整载波的幅值，并将光载波输出为第二光信号；

所述移相器在施加偏置电压的情况下，调整第一光信号和第二光信号之间的相位差，并将调整之后的光信号输出为第三光信号；

所述上路MZM输出的第一光信号中包含两个光信号边带；所述下路MZM输出的第二光信号幅值与第一光信号的幅值相同；

所述光带通滤波器用于将第一光信号中的其中一个光信号边带滤除，在其输出的第四光信号中包含第一光信号的其中一个边带和第二光信号。

2.根据权利要求1所述的基于光子技术的微波三分之一分频装置，其特征在于，所述MZM在施加偏置电压的情况下工作于零点状态。

3.根据权利要求1所述的基于光子技术的微波三分之一分频装置，其特征在于，所述光源的输出信号用E(t)表示：

其中，E_in是进入DPMZM的电场的振幅，ω_c是光源角频率。

4.根据权利要求1或3所述的基于光子技术的微波三分之一分频装置，其特征在于，当上路MZM有角频率为ω_RF的外界输入的待处理的微波信号驱动并且偏置在零点处时，DPMZM的输出电场表示为E_DPMZM(t)：

其中，J_n(x)是第n阶贝塞尔函数，β_RF＝πV_RF/V_π是调制指数，V_RF和θ₁分别是外界输入的待处理的微波信号进入上路MZM的电压和初始相位，V_π，RF是DPMZM的RF端口开关电压，β_bn＝πV_bn/V_π，DC是由偏置电压V_bn引入的偏置角，V_π，DC是DPMZM的DC端口开关电压；

当经过光带通滤波器滤波滤除一个边带时，光学滤波后的输出电场表示为：