[发明专利]基于双向光相位调制器的微波源相位噪声测量装置

说明书

本发明公开了一种基于双向光相位调制器的微波源相位噪声测量装置，其包括：微波功分器、激光器、光环行器、第一支路、第二支路、光耦合器、光电探测器和信号分析装置，第一支路中依次设置有双向光相位调制器、第一光纤布拉格光栅、单模光纤，第二支路中依次设置有第二光纤布拉格光栅和可调光延时线，光环行器设置有三个端口，三个端口分别与激光器、双向光相位调制器、第二光纤布拉格光栅连接。本发明利用单个双向光相位调制器实现全光域混频功能，避免了电混频器的使用，减少了微波放大器等有源器件的使用。具有结构简单，成本低廉，工作带宽大，响应平坦的优点，降低了相位噪声测量系统噪底，提高了测量精度与灵敏度。

技术领域

本发明涉及相位噪声测量技术领域，特别涉及一种基于双向光相位调制器的微波源相位噪声测量装置。

背景技术

随着微波振荡器技术的不断发展，特别是能直接产生超高频，超低相噪微波信号的光电振荡器的出现，对现有的相位噪声测量技术造成了极大的挑战。基于光延时线的鉴频法是一种具有极大潜力的微波源相位噪声测量方法，这种方法借助低损耗光纤提供的长延时，可以达到较高的相位噪声测量灵敏度。然而，在这种方案中，工作带宽通常受到电移相器、电放大器和电混频器等电子器件的限制，且在电混频器之前，通常需要电放大器来保证信号的功率水平满足测量需求，这一过程本质上降低了系统的测量灵敏度。

为了解决这些问题，研究人员提出了一系列光子辅助的相位噪声测量系统，包括在相位噪声测量系统中用微波光子移相器取代电移相器，以及用基于级联电光调制器结构避免了电混频器的使用。然而，级联调制器的使用增加了系统的成本与复杂度，并导致插入损耗较大，降低了系统的转换效率。因此，急需开发一种经济实用、转换效率高、工作带宽大的相位噪声测量方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种转换效率高、具有大工作带宽、高测量精度的基于双向光相位调制器的微波源相位噪声测量装置。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于双向光相位调制器的微波源相位噪声测量装置，其包括：

微波功分器、激光器、光环行器、第一支路、第二支路、光耦合器、光电探测器和信号分析装置，所述第一支路中依次设置有双向光相位调制器、第一光纤布拉格光栅、单模光纤，所述第二支路中依次设置有第二光纤布拉格光栅和可调光延时线，所述光环行器设置有三个端口，三个端口分别与所述激光器、双向光相位调制器、第二光纤布拉格光栅连接；

所述激光器输出的光载波信号由光环行器进入所述双向光相位调制器，调制后的反射信号由所述光环行器进入所述第二光纤布拉格光栅，所述微波功分器设置有两个输出端且分别与双向光相位调制器的两个驱动端口连接，所述微波功分器用于与待测微波源连接并将待测微波源的待测微波信号分成两路电信号；

第一路电信号用于对光载波信号进行相位调制，调制后的光载波信号进入所述第一光纤布拉格光栅时，中心频率处的光信号被反射回所述双向光相位调制器，光边带信号则通过第一光纤布拉格光栅后经所述单模光纤引入长延时；

第二路电信号用于对反射回所述双向光相位调制器的反射光信号进行相位调制，调制后的反射光信号由所述光环行器进入所述第二光纤布拉格光栅，经过所述第二光纤布拉格光栅滤除中心频率，光边带信号则通过所述第二光纤布拉格光栅后通过所述可调光延时线引入可变相移，使得第一支路和第二支路中的光信号正交地进入所述光耦合器，耦合后的光信号由所述光电探测器进入所述信号分析装置，所述信号分析装置分析得到待测微波信号的相位噪声。

作为本发明的进一步改进，所述光电探测器和信号分析装置之间还设置有低通滤波器。

作为本发明的进一步改进，所述信号分析装置为快速傅里叶变换分析仪，所述快速傅里叶变换分析仪接收并分析经所述低通滤波器滤波的低频信号。

作为本发明的进一步改进，所述双向光相位调制器为宽带电光调制器。

作为本发明的进一步改进，所述微波功分器为宽带微波功分器。