[发明专利]一种基于光子信道化采样的宽带信号接收方法与装置

说明书

本发明装置将设计内容分为射频链路前端和射频链路后端两方面，射频链路前端主要完成电光转换、信道化、光电下变频和模数转换四部分，其中信道化过程分为光域粗滤波，电域滤波和数字域精细滤波三部分设计接收方案。在射频链路后端，对示波器采样得到的数字信号进行频谱拼接和信号重建，分为单个信道估计与补偿、信号拼接和重建信号的整体补偿三部分依次进行。因此，本发明装置可适用于宽带捷变信号的并行处理，以及大带宽、多频点、高精度信号的实时监测。

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种基于光子信道化采样的宽带信号接收方法与装置。

背景技术

当今世界，民用信息巨量生产、高速传播，待处理的海量数据对接收端的信号处理提出了很高的要求；军事战争对于实时侦察和警戒的需求也逐渐提高，宽带捷变信号的精确感知和实时侦测成为众多应用的核心使能技术。

光学链路具有损耗低，速度快，瞬时带宽大以及抗电磁干扰能力强等优点，信道化接收克服了超宽带信号模拟处理的电子瓶颈，基于微波光子学的宽带射频信号的信道化接收方法是将天线接收到的宽带射频信号通过直接调制、光学锁定或外差调制等方法调制到光载波上，在光域或电域实现频段划分，将宽谱信号划分为多个窄带信号并行地进行数字化处理，增大了接收机的接收带宽，缓解了后续的数字信号处理的压力。基于光子信道化采样的接收技术具有相对较高的分辨率、较大的光瞬时带宽和并行的宽带测量等优势，可以实现多频点信号的实时接收，其中的很多技术也可以应用于频率测量、自动控制、通信等领域。

现有的基于微波光子的信道化接收技术可以分为两类，分别可以归纳为基于通带连续的光滤波器组的射频信道化接收技术和基于梳状光源的射频信道化接收技术。基于通带光滤波器组的射频信道化接收技术方案的优势在于只需要单个光载波，结构较为简单，但为了充分抑制信道串扰与杂音，系统中所使用的光滤波器组必须具有平顶陡边的光谱响应；一个待处理光信号依次通过一组光滤波器会有明显的衰减；光滤波器的通带频率也容易受到环境温度的影响而发生漂移，因此需要对每一个光滤波器增加温度控制模块以保证每个滤波器的通带覆盖所对应的子频带。为了改进由于光滤波器组带来的信道化性能的限制，避免使用多个光滤波器，人们提出了基于梳状光源的信道化接收机。

基于单个光学频率梳的宽带射频信道化接收技术的优势在于只需要单个梳状光域滤波器，结构也较为简单；但是借助光滤波器实现信道划分时，系统中所使用的梳状滤波器的各个传输峰也必须具有平顶陡边的光谱响应；受限于光学器件的响应性能，该方法一般仅能用于瞬时频谱分析中，很难应用在宽带信号接收中。基于相干光学频率梳的超宽带高精度的侦察接收，先在光域对宽带射频信号进行较粗的信道化滤波，将滤出的每个信道的光信号通过光电探测转换到电域，在电域和数字域上进行精细滤波，克服了光域滤波器带宽较宽的限制。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种基于光子信道化采样的宽带信号接收方法与装置，本装置采用基于相干光学频率梳的思想设计射频链路，针对射频链路存在的问题设计数字域补偿滤波算法，实现宽带信号的信道化接收、并行处理和无失真重建。

一种基于光子信道化采样的宽带信号接收方法与装置，其特征在于：射频链路包括激光器、光功分器、双平行电光调制器(DPMZM)、电光调制器(MZM)、2个N通道波分解复用器、2N个偏振控制器和N个相干接收模块，其中：

所述N为宽带信号信道化的数目；

所述光功分器将所述激光器产生的光信号分为两路，分别输入到所述DPZMZ和MZM中作为输入光载波信号；

所述MZM用于调制待接收的宽带信号，调制器工作在最小点，调制方式为双边带载波抑制调制，调制得到的宽带信号输入到所述第一N通道波分解复用器中；

所述DPMZM用于调制本振信号得到本振光频梳，由两个性能相同的子调制器并联后与主调制器级联而成，子调制器工作在最小点，主调制器工作在最大点，调制得到的本振光频梳信号输入到所述第二N通道波分解复用器中；