[发明专利]一种宽捕获范围频率可调谐光生毫米波信号产生装置

权利要求书

1.一种宽捕获范围频率可调谐光生毫米波信号产生装置，其特征在于：包括毫米波信号产生结构、毫米波信号调制结构、光延迟鉴相结构以及反馈控制环路；

其中，所述毫米波信号产生结构通过主激光器和从激光器产生的光信号拍频得到毫米波信号，所述毫米波信号通过电光调制结构调制到所述主激光器的光载波上，再通过光延迟鉴相结构产生一个与毫米波信号频率有关的误差信号；

所述误差信号通过所述反馈控制环路的控制，自适应地改变所述从激光器的温度与驱动电流，并协同调节所述主激光器和所述从激光器的输出波长之差，最终保持毫米波信号频率与相位的稳定；并且改变所述光延迟鉴相结构中可调光纤延迟线长度，可以实现毫米波信号频率的宽捕获范围频率可调谐。

2.根据权利要求1所述的产生装置，其特征在于：所述毫米波信号产生结构包括：所述主激光器、所述从激光器、第一1×2光耦合器、2×2光耦合器、以及毫米波信号产生结构高速光电探测器；

所述主激光和所述从激光器，分别产生特定波长的两路光信号L1和L2；

所述主激光器选用窄线宽激光器；

所述光信号L1输入所述第一1×2光耦合器，所述光信号L2输入所述2×2光耦合器；

所述第一1×2光耦合器用于将所述主激光器输出的光信号L1分为两路光信号L11和L12；其中，所述光信号L11进入所述2×2光耦合器，所述光信号L12输入所述毫米波信号调制结构；

所述2×2光耦合器用于将所述光信号L11和所述光信号L2进行耦合输入所述毫米波信号产生结构高速光电探测器；

所述毫米波信号产生结构高速光电探测器用于对耦合输入的光信号进行拍频，产生毫米波信号频率为f_RF，并输入毫米波信号调制结构。

3.根据权利要求2所述的产生装置，其特征在于：所述毫米波信号调制结构包括：马赫曾德尔电光调制器MZM和电功分器；

所述电功分器将毫米波信号分为射频信号E1和射频信号E2两路，所述射频信号E1进行信号的输出，所述射频信号E2输入所述马赫曾德尔电光调制器MZM的射频输入端，调节所述马赫曾德尔电光调制器MZM的直流偏置电压，使其工作在正交点，用于将光信号调制上射频信号E2，从而输出光信号L3至所述光延迟鉴相结构。

4.根据权利要求3所述的产生装置，其特征在于：所述光延迟鉴相结构包括：第二1×2光耦合器、可调光纤延迟线、第一光延迟鉴相结构高速光电探测器、第二光延迟鉴相结构高速光电探测器、混频器、以及低通滤波器；

所述第二1×2光耦合器，用于将光信号L3分为两路光信号L31和光信号L32；

所述可调光纤延迟线用于配平两路信号的延时一致的同时产生延时τ，从而使两路信号产生相应的相位差2πf_RFτ，输出光信号L31’；

所述第一光延迟鉴相结构高速光电探测器用于将光信号L31’转换成射频信号E3；

所述第二光延迟鉴相结构高速光电探测器用于将光信号L32转换成射频信号E4；

所述混频器用于将所述射频信号E3与所述射频信号E4进行混频，得到相差信号；

所述低通滤波器用于对相差信号进行低通滤波，滤除高频分量，得到直流的误差信号输入所述反馈控制环路；

对于由混频器和低通滤波器组成的鉴相器结构，仅当输入的信号同频且正交时，输出误差信号为0，即锁定点；理想情况下锁定点可以有无穷多个，但受到实际器件带宽的限制，相位锁定在处，由此可以得到毫米波信号最终锁定频率因此，当调节光纤延迟线的延时τ，可以实现毫米波信号频率的宽范围调谐；同时可以得到捕获范围为到即理论上系统产生的毫米波信号的频率f_RF落在0到的捕获范围内均可以被系统捕获，通过从激光器温度和驱动电流的共同调谐，最终稳定信号频率至

5.根据权利要求4所述的产生装置，其特征在于：所述反馈控制环路包括：可控电流源和单片机控制电路；

所述可控电流源：根据输入的误差信号，自适应改变输入至所述从激光器驱动电流的大小，进而窄范围高精度地改变所述从激光器输出波长，保持毫米波信号频率的锁定；

所述单片机控制电路：由单片机对输出的误差信号进行采样并进行处理，根据误差电压大小相应调节所述从激光器的工作温度，从而宽范围低精度地改变所述从激光器输出波长，实现对毫米波信号的宽范围调谐作用。