CN106656346A - 具有杂散抑制功能的微波光子变频器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有杂散抑制功能的微波光子变频器，其创新在于：所述微波光子变频器由激光器、第一强度调制器、光分路器、第二强度调制器、第一光电探测器、第三强度调制器、第二光电探测器和合路器组成；本发明的有益技术效果是：提出了一种具有杂散抑制功能的微波光子变频器，该微波光子变频器能够引入抑制信号来抵消杂散干扰信号。

Description

具有杂散抑制功能的微波光子变频器
技术领域
本发明涉及一种微波信号频率变换技术，尤其涉及一种具有杂散抑制功能的微波光子变频器。
背景技术
微波光子变频，即通过对光载射频信号进行处理以实现微波信号下变频的目的。在光域实现微波信号下变频不仅具有瞬时带宽大、工作频率高、体积小、重量轻等优点，同时还具有较强的抗电磁干扰能力，光子变频技术为克服传统电学处理过程遇到的电子瓶颈问题提供了良好的解决手段。随着光子技术在通信、导航、监测、雷达天线等领域的广泛应用，微波光子变频器将以其独特的优势逐步在这些领域中发挥重要作用。
目前，主流的微波光子变频器，或者，利用两个强度调制器级联的方式实现变频功能，或者，利用两个相位调制器级联并与具有其它边带处理能力的光子器件结合的方式实现变频功能，或者，利用单个强度调制器以及利用直调激光器等方式实现变频功能；虽然实现方案多种多样，但是，利用强度调制器级联的微波光子变频器在本振与射频信号隔离度、噪声系数、链路可靠性等方面具有更大的优势，而且强度调制直接探测已经广泛应用于射频信号领域，因此，基于强度调制器级联的微波光子变频器比其他解决方案更加接近实用化。
由于电光强度调制器本身具有余弦形式的非线性响应特性，为了得到较大的变频增益，本振信号的强度一般较高，在非线性作用下产生的高次谐波与输入射频信号之间也会进行频率变换从而产生杂散信号，影响射频信号的准确接收，极大的限制了可用带宽。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种具有杂散抑制功能的微波光子变频器，其创新在于：所述微波光子变频器由激光器、第一强度调制器、光分路器、第二强度调制器、第一光电探测器、第三强度调制器、第二光电探测器和合路器组成；所述光分路器为单输入双输出模式，所述合路器为双输入单输出模式；
所述激光器的输出端与第一强度调制器的输入端连接，第一强度调制器的输出端与光分路器的输入端连接；光分路器的第一输出端与第二强度调制器的输入端连接，第二强度调制器的输出端与第一光电探测器连接，第一光电探测器的输出端与合路器的第一输入端连接；光分路器的第二输出端与第三强度调制器的输入端连接，第三强度调制器的输出端与第二光电探测器的输入端连接，第二光电探测器的输出端与合路器的第二输入端连接，合路器的输出端形成微波光子变频器的输出端；
所述激光器用于提供光载波；
所述第一强度调制器的调制信号输入端与射频信号输出端连接，第一强度调制器用于将射频信号加载到光载波中，第一强度调制器通过光分路器输出到第二强度调制器中的光信号记为上路光信号；第一强度调制器通过光分路器输出到第三强度调制器中的光信号记为下路光信号
所述第二强度调制器的调制信号输入端与本振信号输出端连接，第二强度调制器用于将本振信号加载到上路光信号中，第二强度调制器的输出信号记为第一光信号；第一光信号中含有杂散干扰信号；
所述第三强度调制器的调制信号输入端与抑制信号输出端连接，第三强度调制器用于将抑制信号加载到下路光信号中，第三强度调制器的输出信号记为第二光信号；所述抑制信号的强度和相位与杂散干扰信号的强度和相位一致；
所述第一光电探测器用于对第一光信号进行光电转换，第一光电探测器的输出信号记为信号一；
所述第二光电探测器用于对第二光信号进行光电转换，第二光电探测器的输出信号记为信号二；
所述合路器中，信号一中的杂散干扰信号分量与信号二中的抑制信号分量发生对消，从而使合路器的输出端能够输出经过杂散抑制的中频信号。
本发明的原理是：基于现有理论可知，在现有的微波光子变频器中，由于本振信号具有较高的功率值，通常情况下，由本振信号三次谐波所引起的变频增益只比本振基频信号引起的变频增益小15dB左右，因此，由本振信号产生的中频信号会受到本振信号的三次谐波产生的杂散信号的干扰，于是本发明在微波光子变频器中引入一路抑制信号，通过抑制信号来抵消杂散干扰信号，达到杂散抑制的目的；
具体实施时，可通过对本振信号进行三倍频处理就可以获得抑制信号；
本发明的有益技术效果是：提出了一种具有杂散抑制功能的微波光子变频器，该微波光子变频器能够引入抑制信号来抵消杂散干扰信号。
附图说明
图1、本发明的结构原理示意图；
图中各个标记所对应的名称分别为：激光器1、第一强度调制器2、光分路器3、第二强度调制器4、第一光电探测器5、第三强度调制器6、第二光电探测器7、合路器8、射频信号输出端A、本振信号输出端B、抑制信号输出端C。
具体实施方式
一种具有杂散抑制功能的微波光子变频器，其创新在于：所述微波光子变频器由激光器1、第一强度调制器2、光分路器3、第二强度调制器4、第一光电探测器5、第三强度调制器6、第二光电探测器7和合路器8组成；所述光分路器3为单输入双输出模式，所述合路器8为双输入单输出模式；
所述激光器1的输出端与第一强度调制器2的输入端连接，第一强度调制器2的输出端与光分路器3的输入端连接；光分路器3的第一输出端与第二强度调制器4的输入端连接，第二强度调制器4的输出端与第一光电探测器5连接，第一光电探测器5的输出端与合路器8的第一输入端连接；光分路器3的第二输出端与第三强度调制器6的输入端连接，第三强度调制器6的输出端与第二光电探测器7的输入端连接，第二光电探测器7的输出端与合路器8的第二输入端连接，合路器8的输出端形成微波光子变频器的输出端；
所述激光器1用于提供光载波；
所述第一强度调制器2的调制信号输入端与射频信号输出端连接，第一强度调制器2用于将射频信号加载到光载波中，第一强度调制器2通过光分路器3输出到第二强度调制器4中的光信号记为上路光信号；第一强度调制器2通过光分路器3输出到第三强度调制器6中的光信号记为下路光信号
所述第二强度调制器4的调制信号输入端与本振信号输出端连接，第二强度调制器4用于将本振信号加载到上路光信号中，第二强度调制器4的输出信号记为第一光信号；第一光信号中含有杂散干扰信号；
所述第三强度调制器6的调制信号输入端与抑制信号输出端连接，第三强度调制器6用于将抑制信号加载到下路光信号中，第三强度调制器6的输出信号记为第二光信号；所述抑制信号的强度和相位与杂散干扰信号的强度和相位一致，为了保证强度一致性可以采用分光比可调的光分路器3，或者利用衰减器对抑制信号进行幅度调整；相位一致性需要从三方面进行设计，一是使光分路器3和第二强度调制器4之间的光纤长度与光分路器3和第三强度调制器6之间的光纤长度保持一致，二是使第二强度调制器4和第一光探测器5之间的光纤长度与第三强度调制器6和第二光测器7之间的光纤长度保持一致，三是使本振信号到第二强度调制器4的时间等于抑制信号到第三强度调制6的时间；
所述第一光电探测器5用于对第一光信号进行光电转换，第一光电探测器5的输出信号记为信号一；
所述第二光电探测器7用于对第二光信号进行光电转换，第二光电探测器7的输出信号记为信号二；
所述合路器8中，信号一中的杂散干扰信号分量与信号二中的抑制信号分量发生对消，从而使合路器8的输出端能够输出经过杂散抑制的中频信号。

Claims (1)

1.一种具有杂散抑制功能的微波光子变频器，其特征在于：所述微波光子变频器由激光器（1）、第一强度调制器（2）、光分路器（3）、第二强度调制器（4）、第一光电探测器（5）、第三强度调制器（6）、第二光电探测器（7）和合路器（8）组成；所述光分路器（3）为单输入双输出模式，所述合路器（8）为双输入单输出模式；
所述激光器（1）的输出端与第一强度调制器（2）的输入端连接，第一强度调制器（2）的输出端与光分路器（3）的输入端连接；光分路器（3）的第一输出端与第二强度调制器（4）的输入端连接，第二强度调制器（4）的输出端与第一光电探测器（5）连接，第一光电探测器（5）的输出端与合路器（8）的第一输入端连接；光分路器（3）的第二输出端与第三强度调制器（6）的输入端连接，第三强度调制器（6）的输出端与第二光电探测器（7）的输入端连接，第二光电探测器（7）的输出端与合路器（8）的第二输入端连接，合路器（8）的输出端形成微波光子变频器的输出端；
所述激光器（1）用于提供光载波；
所述第一强度调制器（2）的调制信号输入端与射频信号输出端连接，第一强度调制器（2）用于将射频信号加载到光载波中，第一强度调制器（2）通过光分路器（3）输出到第二强度调制器（4）中的光信号记为上路光信号；第一强度调制器（2）通过光分路器（3）输出到第三强度调制器（6）中的光信号记为下路光信号
所述第二强度调制器（4）的调制信号输入端与本振信号输出端连接，第二强度调制器（4）用于将本振信号加载到上路光信号中，第二强度调制器（4）的输出信号记为第一光信号；第一光信号中含有杂散干扰信号；
所述第三强度调制器（6）的调制信号输入端与抑制信号输出端连接，第三强度调制器（6）用于将抑制信号加载到下路光信号中，第三强度调制器（6）的输出信号记为第二光信号；所述抑制信号的强度和相位与杂散干扰信号的强度和相位一致；
所述第一光电探测器（5）用于对第一光信号进行光电转换，第一光电探测器（5）的输出信号记为信号一；
所述第二光电探测器（7）用于对第二光信号进行光电转换，第二光电探测器（7）的输出信号记为信号二；
所述合路器（8）中，信号一中的杂散干扰信号分量与信号二中的抑制信号分量发生对消，从而使合路器（8）的输出端能够输出经过杂散抑制的中频信号。
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