CN107342816A - 一种基于光电振荡器同时产生多路微波信号的信号发生器 - Google Patents

一种基于光电振荡器同时产生多路微波信号的信号发生器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于光电振荡器同时产生多路微波信号的信号发生器，包括激光器、可调光延时线、偏振控制器、相位调制器、色散补偿光纤、单模光纤、光电探测器、微波放大器、功分器和延时线；其中微波放大器的带宽为10G且增益为20dB；激光器输出光沿可调光延时线经偏振控制器后注入到相位调制器；然后通过单模光纤和色散补偿光纤进行传输后进入光电探测器中转换成微波信号，延时线对微波放大器放大后的1～10G频率的微波信号进行传输时延匹配，匹配后的信号一路反馈至所述相位调制器，另一路同时输出多个频率的微波信号；每个频点的微波信号在微波放大器内传输时间相同，该信号发生器不同频点的信号传输时延小，且信号质量高。

Description

一种基于光电振荡器同时产生多路微波信号的信号发生器
技术领域
本发明涉及一种基于OEO同时产生多路高质量微波信号的信号发生器。
背景技术
随着电子技术的迅速发展，信号发生器已经广泛的应用于军事系统，通讯，雷达等各种电子系统测试和精确控制中，电子电路系统的稳定运行是这些功能实现的基础，尤其在遥测数据采集等方面，能同时产生多路的信号发生器在整个系统的开发过程中起到了至关重要的作用，并且对各项指标有很高的要求，尤其在稳定性方面，所以研究同时产生多路信号的信号发生器的意义重大。
因为信号发生器巨大的科研价值和市场需求，国内外有大量的企业和机构很早便投入了对它的研发，尤其在多路信号发生器方面，过去其主要采用专用芯片和单片机进行信号发生器的设计，由于硬件条件本身的限制，此类信号发生器在稳定性上仍然存在不足，输出频率低，步进小，并且不能做到多个高质量微波信号同时输出，对一些要求精密的场合造成很大的影响。
发明内容
针对现有技术，本发明提供了一种基于光电振荡器(OEO)同时产生多路微波信号的信号发生器，解决了现有信号发生器频率单一，稳定性差的不足，本发明系统结构简单易实现，不但可以使OEO环路内同时含有多路微波信号，并且每路微波信号都具有高稳定性，低相位噪声的特点。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于光电振荡器同时产生多路微波信号的信号发生器，包括激光器、可调光延时线、偏振控制器、相位调制器、色散补偿光纤、单模光纤、光电探测器、微波放大器、功分器和延时线；所述微波放大器的带宽为10G，增益为20dB，所述激光器输出的光载波信号沿所述可调光延时线经所述偏振控制器后注入到相位调制器，从而对光信号进行调制；从所述相位调制器出来的调制光通过长度为L1的所述单模光纤和长度为L的所述色散补偿光纤进行传输，L*D＝L1*D1，其中，D为所述色散补偿光纤的色散系数，D1是所述单模光纤的色散系数；从所述单模光纤出来的信号注入到所述光电探测器中，将光信号转换成微波信号，所述延时线对经过所述微波放大器放大后的1～10G的不同频率的微波信号进行传输时延匹配，所述延时线输出的微波信号通过所述功分器分为两路，一路反馈至所述相位调制器，另一路同时输出多个频率的微波信号；自相位调制器依次经过色散补偿光纤、单模光纤、光电探测器、微波放大器、延时线和功分器并返回至相位调制器形成了一光电振荡环路，且每个频点的微波信号在所述微波放大器内传输的时间相同，所述光电振荡环路对每个频点微波信号的时延＜1ns。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
由于OEO可以产生低相位噪声的微波信号，故基于OEO产生的多路微波信号也具有低相位噪声的特点，同时该系统将放大器和功分器等微波器件集成到一起，使系统结构得到简化，由于光纤和微波放大器对不同频率的微波信号会造成不同程度的色散，通过计算1GHz的微波信号在10km，色散系数为17ps/km/nm的光纤中传播会有0.68ps的时延，而普通的微波放大器件对不同频率的信号有20ps左右的时延差，过大的时延差对谐振腔里的信号造成很大程度的失真，故普通OEO中会使用窄滤波器滤出其中一个频率作为单一频率微波源而不能同时得到多个高质量的微波信号。本发明中的微波放大器其带宽为10G，增益为20dB，且可以控制每个频点的微波信号在所述微波放大器内传输的时间相同，采用该微波放大器可以使系统中可容忍的最大时延差＜1ns。，从而在光电振荡环路中可以同时获得多个频率的高质量微波信号。
附图说明
图1为本发明基于光电振荡器同时产生多路微波信号的信号发生器的构成示意图；
图中，实线为光路，虚线为光电环路，1-激光器，2-可调光延时线，3-偏振控制器，4-相位调制器，5-色散补偿光纤，6-单模光纤，7-光探测器，8-微波放大器，9-功分器，10-延时线。
图2是本发明中光电振荡环路时延<1ns，腔内循环一次后的波形图；
图3是本发明中光电振荡环路时延<1ns，腔内循环多次后的波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
本发明提出的基于光电振荡器同时产生多路微波信号的信号发生器的设计思路是，利用基本的OEO环路，得到不同频率信号传输可容忍的最大时延差后通过对OEO环路中每个频点微波信号的时延进行控制，使得OEO谐振环路中同时震荡着多路高质量微波信号，最终该信号发生器可以同时输出多个频率的高质量的微波信号。
如图1所示，本发明提出的1.一种基于光电振荡器同时产生多路微波信号的信号发生器，包括激光器1、可调光延时线2、偏振控制器3、相位调制器4、色散补偿光纤5、单模光纤6、光电探测器7、微波放大器8、功分器9和延时线10。
本发明中所述微波放大器8的带宽为10G，增益为20dB。
所述激光器1输出的光载波信号沿所述可调光延时线2经所述偏振控制器3后注入到相位调制器4，从而对光信号进行调制；从所述相位调制器4出来的调制光通过长度为L1的所述单模光纤6和长度为L的所述色散补偿光纤5进行传输，L*D＝L1*D1，其中，D为所述色散补偿光纤5的色散系数，D1是所述单模光纤6的色散系数；从所述单模光纤6出来的信号注入到所述光电探测器7中，将光信号转换成微波信号，所述延时线10对经过所述微波放大器8放大后的1～10G的不同频率的微波信号进行传输时延匹配，所述延时线10输出的微波信号通过所述功分器9分为两路，一路反馈至所述相位调制器4，另一路同时输出多个频率的微波信号。
本发明中，自相位调制器4依次经过色散补偿光纤5、单模光纤6、光电探测器7、微波放大器8、延时线10和功分器9并返回至相位调制器4形成了一光电振荡环路，且每个频点的微波信号在所述微波放大器内传输的时间相同，所述光电振荡环路对每个频点微波信号的时延＜1ns。
本发明通过利用Matlab R2014a的开发环境对所述光电振荡环路的多个频点信号传输进行仿真：
F(ωk)′＝F(ωk)e(j*2π*fk*τk) (1)
式(1)中，F(ωk)是光电振荡环路信号的傅里叶变换，该光电振荡环路信号是由fk为1G-10G的信号组成，τk是光电振荡环路对不同频率信号的时延，F(ωk)′是所述光电振荡环路信号完成一次传输后的傅里叶变换，控制每个频点τk<1ns时，仿真结果如图2所示，不同频点间1ns的传输时延差对信号总体的影响很小，对信号造成失真可以忽略；每个频点τk<1ns且在光电振荡环路中进行循环传输3000次时，仿真结果如图3所示，多次循环传输对多个频点信号形成的波形造成了一定失真，但信号的峰值变化不大，故1ns的信号传输时延在系统可容忍范围内。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种基于光电振荡器同时产生多路微波信号的信号发生器，包括激光器(1)、可调光延时线(2)、偏振控制器(3)、相位调制器(4)、色散补偿光纤(5)、单模光纤(6)、光电探测器(7)、微波放大器(8)、功分器(9)和延时线(10)；其特征在于，
所述微波放大器(8)的带宽为10G，增益为20dB，
所述激光器(1)输出的光载波信号沿所述可调光延时线(2)经所述偏振控制器(3)后注入到相位调制器(4)，从而对光信号进行调制；
从所述相位调制器(4)出来的调制光通过长度为L1的所述单模光纤(6)和长度为L的所述色散补偿光纤(5)进行传输，L*D＝L1*D1，其中，D为所述色散补偿光纤(5)的色散系数，D1是所述单模光纤(6)的色散系数；
从所述单模光纤(6)出来的信号注入到所述光电探测器(7)中，将光信号转换成微波信号，所述延时线(10)对经过所述微波放大器(8)放大后的1～10G的不同频率的微波信号进行传输时延匹配，所述延时线(10)输出的微波信号通过所述功分器(9)分为两路，一路反馈至所述相位调制器(4)，另一路同时输出多个频率的微波信号；
自相位调制器(4)依次经过色散补偿光纤(5)、单模光纤(6)、光电探测器(7)、微波放大器(8)、延时线(10)和功分器(9)并返回至相位调制器(4)形成了一光电振荡环路，且每个频点的微波信号在所述微波放大器内传输的时间相同，所述光电振荡环路对每个频点微波信号的时延＜1ns。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109586798A (zh) * 2018-12-17 2019-04-05 吉林大学 一种可调谐多输出微波信号的光子学产生装置
CN109916834A (zh) * 2019-02-01 2019-06-21 北京交通大学 一种用于测量湿度的光电振荡器及其测量方法
CN110470251A (zh) * 2019-08-30 2019-11-19 天津大学 一种基于光电振荡器的光纤长度测量方法
CN110492337A (zh) * 2019-08-22 2019-11-22 天津大学 一种基于光电振荡器的宽带微波频率梳的产生方法
CN110504613A (zh) * 2019-08-30 2019-11-26 中国科学院半导体研究所 傅里叶域锁模光电振荡器
CN110571628A (zh) * 2019-08-31 2019-12-13 天津大学 一种基于电增益选频腔的频率可调谐光电振荡器系统
CN112787204A (zh) * 2020-12-31 2021-05-11 武汉邮电科学研究院有限公司 基于片上集成系统的光电振荡器及生成微波信号的方法
CN113132018A (zh) * 2021-04-19 2021-07-16 中国科学院半导体研究所 基于光电振荡器产生高速随机数的装置与方法
CN114793137A (zh) * 2022-04-12 2022-07-26 南京航空航天大学 基于光电振荡环路的本振分发方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7697579B1 (en) * 2007-02-09 2010-04-13 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Optical frequency self stabilization in a coupled optoelectronic oscillator
CN102353963A (zh) * 2011-07-15 2012-02-15 于晋龙 基于光域双环路光电振荡器的测距系统
CN104377533A (zh) * 2014-11-10 2015-02-25 中国电子科技集团公司第四十四研究所 基于相移光栅进行频率自稳定的光电振荡器
CN106451033A (zh) * 2016-10-14 2017-02-22 华东电子工程研究所（中国电子科技集团公司第三十八研究所） 一种具有微波限幅器的光电振荡器
CN106785811A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 中国电子科技集团公司电子科学研究院 一种互耦合光电振荡器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7697579B1 (en) * 2007-02-09 2010-04-13 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Optical frequency self stabilization in a coupled optoelectronic oscillator
CN102353963A (zh) * 2011-07-15 2012-02-15 于晋龙 基于光域双环路光电振荡器的测距系统
CN104377533A (zh) * 2014-11-10 2015-02-25 中国电子科技集团公司第四十四研究所 基于相移光栅进行频率自稳定的光电振荡器
CN106451033A (zh) * 2016-10-14 2017-02-22 华东电子工程研究所（中国电子科技集团公司第三十八研究所） 一种具有微波限幅器的光电振荡器
CN106785811A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 中国电子科技集团公司电子科学研究院 一种互耦合光电振荡器

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109586798A (zh) * 2018-12-17 2019-04-05 吉林大学 一种可调谐多输出微波信号的光子学产生装置
CN109586798B (zh) * 2018-12-17 2021-05-25 吉林大学 一种可调谐多输出微波信号的光子学产生装置
CN109916834A (zh) * 2019-02-01 2019-06-21 北京交通大学 一种用于测量湿度的光电振荡器及其测量方法
CN110492337A (zh) * 2019-08-22 2019-11-22 天津大学 一种基于光电振荡器的宽带微波频率梳的产生方法
CN110504613A (zh) * 2019-08-30 2019-11-26 中国科学院半导体研究所 傅里叶域锁模光电振荡器
CN110470251B (zh) * 2019-08-30 2021-04-27 天津大学 一种基于光电振荡器的光纤长度测量方法
CN110470251A (zh) * 2019-08-30 2019-11-19 天津大学 一种基于光电振荡器的光纤长度测量方法
US11606064B2 (en) 2019-08-30 2023-03-14 Institute Of Semiconductors, Chinese Academy Of Sciences Fourier domain mode-locked optoelectronic oscillator
CN110571628A (zh) * 2019-08-31 2019-12-13 天津大学 一种基于电增益选频腔的频率可调谐光电振荡器系统
CN110571628B (zh) * 2019-08-31 2020-09-15 天津大学 一种基于电增益选频腔的频率可调谐光电振荡器系统
CN112787204A (zh) * 2020-12-31 2021-05-11 武汉邮电科学研究院有限公司 基于片上集成系统的光电振荡器及生成微波信号的方法
CN112787204B (zh) * 2020-12-31 2022-03-01 武汉邮电科学研究院有限公司 基于片上集成系统的光电振荡器及生成微波信号的方法
CN113132018A (zh) * 2021-04-19 2021-07-16 中国科学院半导体研究所 基于光电振荡器产生高速随机数的装置与方法
CN114793137A (zh) * 2022-04-12 2022-07-26 南京航空航天大学 基于光电振荡环路的本振分发方法及系统

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