[发明专利]基于双光梳的微波光子频控阵信号产生装置及输出方法

说明书

本发明提供了一种基于双光梳的微波光子频控阵信号产生装置及输出方法，通过光学方法构造两个光谐波边带，两个光边带采用固定重频差的两套光梳，利用梳齿频差的递增效应，通过调整两个光梳的重复频率差、梳线个数，产生通道数可控、频偏可控的多通道频控阵信号。通过全光方法实现，因此具有大带宽、频率调谐、通道电磁兼容好、信号透明等特性。本发明利用微波光子技术大带宽、低频率相关损耗、抗电磁干扰等优势，可解决传统基于DDS、锁相环、模拟倍频和变频的频控阵信号产生方法存在的带宽受限、调谐性差、电磁干扰等瓶颈，预期可显著提高频控阵信号的带宽、波束调谐能力和抗电磁干扰能力的提升。

技术领域

本发明涉及微波光子技术领域，尤其是微波光子频控阵信号产生装置及方法。

背景技术

频控阵相邻阵元有一定的频偏，波束强度是方向(包括方位角和俯仰角)和距离的函数。频控阵通过动态控制频偏，在距离维度上提供了更加灵活的波束扫描能力，因此在提升探测分辨率、抗欺骗式主瓣干扰、抗多径干扰、射频隐身等应用场景中展现出极大的应用潜力。

目前频控阵系统中的多通道射频信号产生一般通过直接数字频率合成(DirectDigital Frequency Synthesis，DDS)、锁相环、模拟倍频和变频(移频)等方式实现。该种方式存在带宽瓶颈、调谐性差、电磁干扰等问题，限制了频控阵信号的带宽、波束调谐能力和抗电磁干扰能力的提升。

利用微波光子技术大带宽、低频率相关损耗、抗电磁干扰等优势，构造微波光子频控阵信号产生系统，可预期提高波束带宽、频偏调谐能力和电磁干扰能力。但目前关于微波光子频控阵的研究报道较少，缺乏利用微波光子技术产生频控阵信号的有效装置及方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于双光梳的微波光子频控阵信号产生装置及输出方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双光梳的微波光子频控阵信号产生装置如图1所示，包括激光器、三个调制器(M1、M2、M3)，一个射频源、两个本振源、双通道滤波器、光耦合器、光放大器、多通道滤波器、多个光电探测器(Photodiode，PD)；激光器的输出口连接调制器M1的光信号输入端；调制器M1光信号输出端连接双通道滤波器的公共输入端；双通道滤波器的两个输出端分别连接调制器M2和调制器M3的输入端，调制器M2和调制器M3的输出端分别进入光耦合器的两个输入端，光耦合器的共同输出端连接光放大器的输入端，光放大器的输出端连接多通道滤波器的公共端，多通道滤波器的每个通道输出端分别连接PD，多个PD输出所需要的多通道频控阵信号；射频源连接调制器M1的射频输入口，两个本振源分别连接调制器M2和调制器M3的射频输入口。

本发明还提供一种基于双光梳的微波光子频控阵信号产生装置的输出方法，包括以下步骤：

步骤1：从激光器输出的光载波注入到调制器M1中；

步骤2：频率为f₀的射频信号通过接调制器M1调制光载波，调制器M1输出相对频率为mf₀和nf₀的光谐波边带，其中m、n均为整数且mn；

步骤3：调制器M1输出的光信号进入双通道滤波器，两个光边带被分离，分别从双通道滤波器的两个通道输出；

步骤4：滤波器第一个通道输出的频率较高的光边带mf₀进入调制器M2，被1号本振源调制，产生具有K个梳线、重复频率为f₁的光梳，K为整数，每个梳线均为光边带mf₀的复制；

步骤5：滤波器第二个通道输出的频率较低的光边带nf₀进入调制器M3，被频率为f₂的本振信号调制，产生具有K个梳线、重复频率为f₂的光梳，每个梳线均为光边带nf₀的复制；