CN109547115A - 基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频系统及方法,包括:远端接收部分和本地处理部分;所述远端接收部分将接收到的射频信号调制到光频域通过光纤链路传输传送到所述本地处理部分;所述本地处理部分产生相干本振,消除光纤链路传输带来的相位抖动,以及下变频射频信号。本发明通过采用边带光锁相方式产生相干本振,解决了下变频信号中由光纤链路引入的相位抖动的问题,实现了远端信号经过长距离运输后相位稳定的下变频;通过采用高功率的本地端激光器和载波抑制的调制方式,产生了较高功率的本振信号用于下变频,提高了下变频系统的转换增益。
Description
技术领域
本发明涉及通信、变频技术领域,具体地,涉及一种基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频系统及方法。
背景技术
远端射频信号下变频的关键技术在于信号传输、消除链路噪声以及提高转换效率,目前远端信号下变频方法有基于级联调制器下变频,基于光放大器非线性下变频,基于激光器注入锁定产生相干本振下变频。
基于级联调制下变频方法主要优点在于结构相对简单,射频信号和本振由同一激光器产生,具有相干性。通过一个激光器产生光载波,两个调制器级联分别调制射频信号和本振实现下变频,两个调制器之间可以经过光纤链路实现远端信号传输。但是由于电光调制器调制效率低,两个级联更是降低了转换效率,进一步恶化了噪声系数等重要参数。
利用光放大器非线性也可以实现射频信号的下变频,目前主要由半导体光放大器-马赫增德尔干涉仪,电吸收调制器等实现频率变换。这类方法一般具有较高的转换增益,但是由于器件中的非线性会产生不想要的谐波,恶化变频系统的无杂散动态范围等参数。
利用激光器注入锁定的方式也能在本地端产生较高功率的相干本振,从而实现较高的转换效率。但是激光器注入锁定的方式是由同一个激光器分成两路,一路用于接收和传输信号,另一路用于注入锁定产生相干本振,这种方式无法消除两个分离链路之间的相位噪声,并且注入锁定需要精确的反馈控制维持稳定,条件较为苛刻,且难以实现频率的自由调谐。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频系统及方法。
根据本发明提供的一种基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频系统,包括:远端接收部分和本地处理部分;
所述远端接收部分将接收到的射频信号调制到光频域通过光纤链路传输传送到所述本地处理部分;
所述本地处理部分产生相干本振,消除光纤链路传输带来的相位抖动,以及下变频射频信号。
较佳的,所述远端接收部分包括:远端光纤激光器、射频接收天线、远端电光调制器以及光纤传输链路;
所述射频接收天线接收射频信号,所述远端光纤激光器产生光载波,所述远端电光调制器将射频信号调制到光频域,通过所述光纤传输链路传送到所述本地处理部分。
较佳的,所述本地处理部分包括:相干本振产生模块和变频模块。
较佳的,所述相干本振产生模块包括:本地光纤激光器、声光移频器、本地光电调制器、第一光电探测器、数字鉴频鉴相器、环路滤波器、本振信号源、参考信号源、第一反馈电路和第二反馈电路;
所述本地光纤激光器的输出经过所述声光移频器进入所述本地光电调制器进行调制,产生左右两个边带本振信号,与所述远端接收部分的输出在光耦合器中耦合;
右边带本振信号与经过所述光纤传输链路传输的所述光载波在所述第一光电探测器中外差拍频产生锁相信号,所述锁相信号与所述参考信号源标产生的标准正弦信号在所述数字鉴频鉴相器中进行相位比较,产生的误差信号经过所述环路滤波器后分别通过所述第一反馈电路和所述第二反馈电路作用于所述本地光纤激光器和所述声光移频器,从而改变左右两个边带本振信号的频率和相位,使其跟踪所述远端光纤激光器的光载波的频率和相位。
较佳的,所述变频模块包括:光放大器、光滤波器和第二光电探测器;
左边带本振信号和所述射频信号经过所述光放大器的功率放大和所述光滤波器的滤波后在所述第二电探测器中拍频。
根据本发明提供的一种基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频方法,包括:远端接收步骤和本地处理步骤;
所述远端接收步骤将接收到的射频信号调制到光频域通过光纤链路传输传送到所述本地处理部分;
所述本地处理步骤产生相干本振,消除光纤链路传输带来的相位抖动,以及下变频射频信号。
较佳的,所述远端接收步骤包括:
采用射频接收天线接收射频信号,采用远端光纤激光器产生光载波,采用远端电光调制器将射频信号调制到光频域,通过光纤传输链路传送并进入所述本地处理步骤。
较佳的,所述本地处理步骤包括:相干本振产生子步骤和变频子步骤。
较佳的,所述相干本振产生子步骤包括:
将本地光纤激光器的输出经过声光移频器进入本地光电调制器进行调制,产生左右两个边带本振信号,与远端接收步骤的输出在光耦合器中耦合;
右边带本振信号与经过光纤传输链路传输的光载波在第一光电探测器中外差拍频产生锁相信号,锁相信号与参考信号源标产生的标准正弦信号在数字鉴频鉴相器中进行相位比较,产生的误差信号经过环路滤波器后分别通过第一反馈电路和第二反馈电路作用于本地光纤激光器和声光移频器,从而改变左右两个边带本振信号的频率和相位,使其跟踪远端光纤激光器的光载波的频率和相位。
较佳的,所述变频子步骤包括:
将左边带本振信号和射频信号经过光放大器的功率放大和光滤波器的滤波后在第二电探测器中拍频。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
(1)通过采用边带光锁相方式产生相干本振,解决了下变频信号中由光纤链路引入的相位抖动的问题,实现了远端信号经过长距离运输后相位稳定的下变频;
(2)通过采用高功率的本地端激光器和载波抑制的调制方式,产生了较高功率的本振信号用于下变频,提高了下变频系统的转换增益;
(3)通过采用右边带锁相,左边带下变频的方式,使本地端信号源所需频率为射频信号频率一半以下,降低了本地端对于本振信号源频率范围要求;
(4)通过采用边带锁定方式,可以灵活调节本振信号源频率,实现下变频信号频率的灵活调节。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频系统的结构示意图;
图2为边带锁定光谱图;
图3为下变频信号频谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示,本发明提供的一种基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频系统,包括:远端接收部分和本地处理部分;远端接收部分将接收到的射频信号调制到光频域通过光纤链路传输传送到本地处理部分;本地处理部分产生相干本振,消除光纤链路传输带来的相位抖动,以及下变频射频信号。
远端接收部分包括:远端光纤激光器1、射频接收天线、远端电光调制器3以及光纤传输链路;射频接收天线接收射频信号,远端光纤激光器1产生光载波,远端电光调制器3将射频信号调制到光频域,通过光纤传输链路传送到本地处理部分。
本地处理部分包括:相干本振产生模块和变频模块。
相干本振产生模块包括:本地光纤激光器2、声光移频器、本地光电调制器4、第一光电探测器5、数字鉴频鉴相器、环路滤波器、本振信号源、参考信号源、第一反馈电路8和第二反馈电路7;本地光纤激光器2的输出经过声光移频器进入本地光电调制器4进行调制,产生如图2所示的左右两个边带本振信号,与远端接收部分的输出在光耦合器中耦合;右边带本振信号与经过光纤传输链路传输的光载波在第一光电探测器5中外差拍频产生锁相信号,锁相信号与参考信号源标产生的标准正弦信号在数字鉴频鉴相器中进行相位比较,产生的误差信号经过环路滤波器后分别通过第一反馈电路8和第二反馈电路7作用于本地光纤激光器2和声光移频器,从而改变左右两个边带本振信号的频率和相位,使其跟踪远端光纤激光器的光载波的频率和相位,实现本地端右边本振与远端光纤激光器1载波外差光锁相。
变频模块包括:光放大器、光滤波器和第二光电探测器6;左边带本振信号和射频信号经过光放大器的功率放大和光滤波器的滤波后在第二电探测器6中拍频,如图3所述。因为上文边带光锁相的应用,可以消除拍频信号中由远距离光纤链路传输引入的位抖动和噪声,从而实现高效率和稳定的下变频。
本发明还提供一种基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频方法,包括:远端接收步骤和本地处理步骤;
远端接收步骤将接收到的射频信号调制到光频域通过光纤链路传输传送到本地处理部分;本地处理步骤产生相干本振,消除光纤链路传输带来的相位抖动,以及下变频射频信号。
远端接收步骤包括:
采用射频接收天线接收射频信号,采用远端光纤激光器产生光载波,采用远端电光调制器将射频信号调制到光频域,通过光纤传输链路传送并进入本地处理步骤。
本地处理步骤包括:相干本振产生子步骤和变频子步骤。
相干本振产生子步骤包括:
将本地光纤激光器的输出经过声光移频器进入本地光电调制器进行调制,产生左右两个边带本振信号,与远端接收步骤的输出在光耦合器中耦合;
右边带本振信号与经过光纤传输链路传输的光载波在第一光电探测器中外差拍频产生锁相信号,锁相信号与参考信号源标产生的标准正弦信号在数字鉴频鉴相器中进行相位比较,产生的误差信号经过环路滤波器后分别通过第一反馈电路和第二反馈电路作用于本地光纤激光器和声光移频器,从而改变左右两个边带本振信号的频率和相位,使其跟踪远端光纤激光器的光载波的频率和相位。
变频子步骤包括:
将左边带本振信号和射频信号经过光放大器的功率放大和光滤波器的滤波后在第二电探测器中拍频。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频系统,其特征在于,包括:远端接收部分和本地处理部分;
所述远端接收部分将接收到的射频信号调制到光频域通过光纤链路传输传送到所述本地处理部分;
所述本地处理部分产生相干本振,消除光纤链路传输带来的相位抖动,以及下变频射频信号。
2.根据权利要求1所述的基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频系统,其特征在于,所述远端接收部分包括:远端光纤激光器、射频接收天线、远端电光调制器以及光纤传输链路;
所述射频接收天线接收射频信号,所述远端光纤激光器产生光载波,所述远端电光调制器将射频信号调制到光频域,通过所述光纤传输链路传送到所述本地处理部分。
3.根据权利要求2所述的基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频系统,其特征在于,所述本地处理部分包括:相干本振产生模块和变频模块。
4.根据权利要求3所述的基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频系统,其特征在于,所述相干本振产生模块包括:本地光纤激光器、声光移频器、本地光电调制器、第一光电探测器、数字鉴频鉴相器、环路滤波器、本振信号源、参考信号源、第一反馈电路和第二反馈电路;
所述本地光纤激光器的输出经过所述声光移频器进入所述本地光电调制器进行调制,产生左右两个边带本振信号,与所述远端接收部分的输出在光耦合器中耦合;
右边带本振信号与经过所述光纤传输链路传输的所述光载波在所述第一光电探测器中外差拍频产生锁相信号,所述锁相信号与所述参考信号源标产生的标准正弦信号在所述数字鉴频鉴相器中进行相位比较,产生的误差信号经过所述环路滤波器后分别通过所述第一反馈电路和所述第二反馈电路作用于所述本地光纤激光器和所述声光移频器,从而改变左右两个边带本振信号的频率和相位,使其跟踪所述远端光纤激光器的光载波的频率和相位。
5.根据权利要求4所述的基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频系统,其特征在于,所述变频模块包括:光放大器、光滤波器和第二光电探测器;
左边带本振信号和所述射频信号经过所述光放大器的功率放大和所述光滤波器的滤波后在所述第二电探测器中拍频。
6.一种基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频方法,其特征在于,包括:远端接收步骤和本地处理步骤;
所述远端接收步骤将接收到的射频信号调制到光频域通过光纤链路传输传送到所述本地处理部分;
所述本地处理步骤产生相干本振,消除光纤链路传输带来的相位抖动,以及下变频射频信号。
7.根据权利要求6所述的基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频方法,其特征在于,所述远端接收步骤包括:
采用射频接收天线接收射频信号,采用远端光纤激光器产生光载波,采用远端电光调制器将射频信号调制到光频域,通过光纤传输链路传送并进入所述本地处理步骤。
8.根据权利要求7所述的基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频方法,其特征在于,所述本地处理步骤包括:相干本振产生子步骤和变频子步骤。
9.根据权利要求8所述的基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频方法,其特征在于,所述相干本振产生子步骤包括:
将本地光纤激光器的输出经过声光移频器进入本地光电调制器进行调制,产生左右两个边带本振信号,与远端接收步骤的输出在光耦合器中耦合;
右边带本振信号与经过光纤传输链路传输的光载波在第一光电探测器中外差拍频产生锁相信号,锁相信号与参考信号源标产生的标准正弦信号在数字鉴频鉴相器中进行相位比较,产生的误差信号经过环路滤波器后分别通过第一反馈电路和第二反馈电路作用于本地光纤激光器和声光移频器,从而改变左右两个边带本振信号的频率和相位,使其跟踪远端光纤激光器的光载波的频率和相位。
10.根据权利要求9所述的基于边带光锁相的高效率远端射频信号下变频方法,其特征在于,所述变频子步骤包括:
将左边带本振信号和射频信号经过光放大器的功率放大和光滤波器的滤波后在第二电探测器中拍频。
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Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109547115A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110149562A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-08-20 | 中国计量科学研究院 | 光纤单信道时间频率高精度传递中间节点装置 |
CN111416667A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-07-14 | 北京理工大学 | 一种宽带信道化接收机 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101667983A (zh) * | 2009-09-16 | 2010-03-10 | 华为技术有限公司 | 调制信号的产生方法和传输设备 |
CN103944561A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-07-23 | 上海交通大学 | 基于声光移频器的光锁相环实现系统及实现方法 |
WO2015128654A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | The University Of Manchester | Tunable waveguide |
CN105006736A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-10-28 | 上海交通大学 | 基于闭环控制的光调频连续波扫频非线性校准系统及方法 |
CN105866746A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-08-17 | 芜湖航飞科技股份有限公司 | 一种数字相控阵中fmcw体制t/r单元的应用 |
CN105933065A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-09-07 | 上海交通大学 | 基于光载波抑制的光生微波信号的光纤分发系统及方法 |
-
2018
- 2018-09-21 CN CN201811109026.4A patent/CN109547115A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101667983A (zh) * | 2009-09-16 | 2010-03-10 | 华为技术有限公司 | 调制信号的产生方法和传输设备 |
WO2015128654A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | The University Of Manchester | Tunable waveguide |
CN103944561A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-07-23 | 上海交通大学 | 基于声光移频器的光锁相环实现系统及实现方法 |
CN105006736A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-10-28 | 上海交通大学 | 基于闭环控制的光调频连续波扫频非线性校准系统及方法 |
CN105866746A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-08-17 | 芜湖航飞科技股份有限公司 | 一种数字相控阵中fmcw体制t/r单元的应用 |
CN105933065A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-09-07 | 上海交通大学 | 基于光载波抑制的光生微波信号的光纤分发系统及方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
DING DING: "Stability, Noise, and Nonlinear Distortion Analysis of a Sampling OPLL", 《JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY》 * |
KATARZYNA BALAKIER: "Integrated Semiconductor Laser Optical Phase Lock Loops", 《IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110149562A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-08-20 | 中国计量科学研究院 | 光纤单信道时间频率高精度传递中间节点装置 |
CN110149562B (zh) * | 2019-04-19 | 2022-01-25 | 中国计量科学研究院 | 光纤单信道时间频率高精度传递中间节点装置 |
CN111416667A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-07-14 | 北京理工大学 | 一种宽带信道化接收机 |
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