[发明专利]基于正系数实现的矩形响应微波光子滤波器及滤波方法

说明书

本发明公开了一种基于正系数实现的矩形响应微波光子滤波器及滤波方法，包括：放大自发辐射光源、马赫曾德尔调制器、掺铒光纤放大器、多通道可编程光处理器、可调谐光延迟线阵列、光耦合器、光电探测器、信号输入端口、信号输出端口，放大自发辐射光源、马赫曾德尔调制器、掺铒光纤放大器、多通道可编程光处理器、可调谐光延迟线阵列、光耦合器和光电探测器依次通过光纤相连，信号输入端口和马赫曾德尔调制器通过电路相连，光电探测器和信号输出端口通过电路相连。该微波光子滤波器具有工作频率高的优点，在现代通信系统的信道滤波过程中可以更好地抑制带外噪声和杂散信号，进而提升相邻信道功率泄漏比。

技术领域

本申请涉及光通信领域和信号处理领域，具体涉及一种基于正系数实现的矩形响应微波光子滤波器及滤波方法。

背景技术

随着数字信号处理技术的快速发展，对宽带信号的处理需求不断增加，由于传统模拟信号系统处理的工作带宽范围较窄，提出更高性能的解决方案已成为必然要求。在现代雷达信号处理、高速无线网络和卫星通信等诸多应用中，引入能够处理大带宽信号的滤波系统尤为重要。由于光子信号处理有带宽大、不受电磁干扰影响、损耗低、体积小等许多优点，因此，为了提升信号处理系统性能，光学技术引起了广泛关注。此外，在信号处理领域，微波光子滤波技术一方面具有光子学器件的诸多优点，另一方面具有可重构性和可调性，在宽带通信系统中具有广阔的应用前景。

微波光子滤波器的出现是为了在射频系统或链路中替代传统微波滤波器，并利用光子学技术的优势进行滤波。为了避免干扰，大多数滤波器工作在非相干模式下。由于工作在非相干模式下的光子滤波器只能具有正抽头系数，根据信号处理理论，基于全正系数抽头的微波光子滤波器只能用作低通滤波器。为了克服这一限制，近年来出现了大量的工作以实现负系数抽头的微波光子滤波器。在各类方法中，最直接的方法是使用平衡检测器，使用电域差分检测技术。基于光子学技术，其他实现双极性抽头的解决方案包括：采用光学相位调制和相位调制-强度调制转换的方法，使用马赫曾德尔调制器或偏振调制器的互补调制曲线的方法，以及基于半导体光放大器中的交叉增益调制或交叉偏振调制的方法等。用于实现双极性抽头的上述光子学解决方案通常可用于只有少量抽头的系统中，否则，当抽头的数目较大时，上述系统结构将变得非常复杂。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种基于正系数实现的矩形响应微波光子滤波器及滤波方法。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种基于正系数实现的矩形响应微波光子滤波器，包括：放大自发辐射光源、马赫曾德尔调制器、掺铒光纤放大器、多通道可编程光处理器、可调谐光延迟线阵列、光耦合器、光电探测器、信号输入端口、信号输出端口，所述的放大自发辐射光源、马赫曾德尔调制器、掺铒光纤放大器、多通道可编程光处理器、可调谐光延迟线阵列、光耦合器和光电探测器依次通过光纤相连，信号输入端口和马赫曾德尔调制器通过电路相连，光电探测器和信号输出端口通过电路相连；其中，滤波前的信号由信号输入端口输入，经过由马赫曾德尔调制器、掺铒光纤放大器、多通道可编程光处理器、可调谐光延迟线阵列、光耦合器、光电探测器组成的链路后实现滤波功能，由信号输出端口输出；

在多通道可编程光处理器中根据滤波器设计参数，对整形后的光谱进行处理，包括：

将滤波器的抽头系数所需的sinc函数与cos(πn)序列相乘后进行频带搬移，将零频率通带范围搬移至高频，再将其整体加上一个正值，进而消除负系数；

根据本申请实施例的第二方面，提供一种使用如第一方面所述的基于正系数实现的矩形响应微波光子滤波器的滤波方法，包括如下步骤：