CN109639364B - 一种多路任意进制相位编码信号光学产生装置及产生方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种多路任意进制相位编码信号光学产生装置及产生方法，包括：发射单元产生具有一定偏振方向的光信号；调制单元在射频驱动信号和主偏置直流电压的控制下对光信号进行调制生成偏振正交的正负二阶边带；第一分光单元将调制单元生成的正负二阶边带分成分别偏振正交的两路正负二阶边带；第二分光单元将第一分光单元的第一输出端输出的正负二阶边带分离后分别加载上任意进制的编码信号，再将光信号进行输出；输出单元将第一分光单元和第二分光单元输出的光信号耦合后分为两路分别进行光电转换，同时输出两路任意进制相位编码微波信号。本申请可提升系统传输容量与频谱利用率，生成的信号具有频率大范围可调、低噪声、大脉冲压缩比等优点。

Description

一种多路任意进制相位编码信号光学产生装置及产生方法
技术领域
本发明涉及微波光子学技术领域，特别是涉及一种多路任意进制相位编码信号光学产生装置及产生方法。
背景技术
具有大时间带宽积的微波脉冲信号在现代雷达中被广泛应用。为了使脉冲具有大时间带宽积，通常让雷达发送端对微波脉冲进行相位编码或者频率啁啾，这样在雷达接收端通过匹配滤波器压缩脉冲可以实现很高的压缩比，从而提高雷达精度。利用电子电路产生相位编码或频率啁啾脉冲的方法已经很成熟，但由于“电子瓶颈”的限制，这种方法产生的脉冲时间带宽积已经满足不了现代雷达系统对高精度、高灵敏度的需求。目前，一种很好的解决办法就是利用光子学技术来产生具有大时间带宽积的微波脉冲信号。
基于光外调制的方法生成相位编码微波信号可以克服在可重构性和生成信号时间长度上的缺点，一系列的相关研究在最近几年被广泛的开展。相关文献报导了利用微波光子时延滤波器来造成相移，但是此技术产生的脉冲带宽受限于滤波器的窄带宽。基于Sagnac干涉环结构也能产生相位编码微波信号，但是结果的稳定性受到环长微小变化的影响。为解决以上问题，基于单个偏振调制器和双平行马赫-曾德尔调制器的单输出相位编码微波信号的方法被提出，该方法产生的相位编码微波信号虽然可以进行大范围的频率调谐，但是不能实现多路相位编码微波信号的同时生成。
因此，如何实现多路相位编码微波信号的同时生成，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多路任意进制相位编码信号光学产生装置及产生方法，可以同时产生两路任意进制编码微波信号，提高了传输容量，提升了频谱利用率，具有高频率、低噪声、大时间带宽积、大脉冲压缩比等优点。其具体方案如下：
一种多路任意进制相位编码信号光学产生装置，包括：发射单元、调制单元、第一分光单元、第二分光单元和输出单元；其中，
所述发射单元用于产生具有一定偏振方向的光信号；
所述调制单元的输入端与所述发射单元的输出端连接；所述调制单元用于在射频驱动信号和主偏置直流电压的控制下，对所述发射单元产生的光信号进行调制，生成偏振正交的正负二阶边带；
所述第一分光单元的输入端与所述调制单元的输出端连接；所述第一分光单元用于将所述调制单元生成的正负二阶边带分成分别偏振正交的两路正负二阶边带；
所述第二分光单元的输入端与所述第一分光单元的第一输出端连接；所述第二分光单元用于将所述第一分光单元的第一输出端输出的正二阶边带与负二阶边带分离后分别加载上任意进制的编码信号，再将加载有所述编码信号的光信号输出至所述输出单元；
所述输出单元的输入端分别与所述第一分光单元的第二输出端、所述第二分光单元的第一输出端和第二输出端连接，用于将所述第一分光单元和所述第二分光单元输出的光信号耦合后分为两路分别进行光电转换，同时输出两路任意进制且功率和角频率均相同的相位编码微波信号。
优选地，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生装置中，所述发射单元包括用于发出光信号的可调谐激光器，以及设置在光信号传输光路上的偏振控制器；
所述可调谐激光器的输出端与所述偏振控制器的输入端连接；
所述偏振控制器的输出端为所述发射单元的输出端。
优选地，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生装置中，所述调制单元包括双平行马赫-曾德尔调制器、第一微波信号发生器、第二微波信号发生器和直流电源；
所述双平行马赫-曾德尔调制器的光学输入端为所述调制单元的输入端；
所述双平行马赫-曾德尔调制器的第一射频输入端与所述第一微波信号发生器的输出端连接；
所述双平行马赫-曾德尔调制器的第二射频输入端与所述第二微波信号发生器的输出端连接；
所述双平行马赫-曾德尔调制器的主偏置输入端口与所述直流电源的输出端连接；
所述双平行马赫-曾德尔调制器的输出端为所述调制单元的输出端。
优选地，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生装置中，所述第一分光单元包括光环形器和保偏布拉格光栅；
所述光环行器的输入端为所述第一分光单元的输入端；
所述光环行器的第一输出端与所述保偏布拉格光栅的输入端连接；
所述光环行器的第二输出端为所述第一分光单元的第一输出端；
所述保偏布拉格光栅的输出端为所述第一分光单元的第二输出端。
优选地，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生装置中，所述第二分光单元包括第一偏振分束器、第一相位调制器、第二相位调制器、第一编码信号发生器、第二编码信号发生器；
所述第一偏振分束器的输入端为所述第二分光单元的输入端；
所述第一偏振分束器的第一输出端与所述第一相位调制器的光学输入端连接；
所述第一偏振分束器的第二输出端与所述第二相位调制器的光学输入端连接；
所述第一相位调制器的射频输入端与所述第一编码信号发生器的输出端连接；
所述第二相位调制器的射频输入端与所述第二编码信号发生器的输出端连接；
所述第一相位调制器的输出端为所述第二分光单元的第一输出端；
所述第二相位调制器的输出端为所述第二分光单元的第二输出端。
优选地，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生装置中，所述输出单元包括第二偏振分束器、第一光电探测器和第二光电探测器；
所述第二偏振分束器的输入端为所述输出单元的输入端；
所述第二偏振分束器的第一输出端口与所述第一光电探测器的输入端口连接；
所述第二偏振分束器的第二输出端口与所述第二光电探测器的输入端口连接。
优选地，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生装置中，所述保偏布拉格光栅具有两个平坦的反射谱，且处于所述反射谱的两条光边带偏振正交。
本发明实施例还提供了一种多路任意进制相位编码信号光学产生方法，包括：
发射单元产生具有一定偏振方向的光信号；
调制单元在射频驱动信号和主偏置直流电压的控制下，对所述发射单元产生的光信号进行调制，生成偏振正交的正负二阶边带；
第一分光单元将所述调制单元生成的正负二阶边带分成分别偏振正交的两路正负二阶边带；
第二分光单元将所述第一分光单元的第一输出端输出的正二阶边带与负二阶边带分离后分别加载上任意进制的编码信号，再将加载有所述编码信号的光信号进行输出；
输出单元将所述第一分光单元和所述第二分光单元输出的光信号耦合后分为两路分别进行光电转换，同时输出两路任意进制且功率和角频率均相同的相位编码微波信号。
优选地，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生方法中，发射单元产生具有一定偏振方向的光信号，具体包括：
调节发射单元中偏振控制器，使输入所述调制单元中双平行马赫-曾德尔调制器的光信号的偏振方向与所述双平行马赫-曾德尔调制器的偏振主轴方向成一定角度。
优选地，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生方法中，调制单元在射频驱动信号和主偏置直流电压的控制下，对所述发射单元产生的光信号进行调制，具体包括：
调节所述调制单元中第一微波信号发生器和第二微波信号发生器，使输入所述调制单元中双平行马赫-曾德尔调制器的射频驱动信号的幅度1.5倍于所述双平行马赫-曾德尔调制器的半波电压，且所述第二微波信号发生器输出的射频驱动信号与所述第一微波信号发生器输出的射频驱动信号的相位差为90°；
调节所述调制单元中直流电源，使输入所述双平行马赫-曾德尔调制器的主偏置直流电压与所述双平行马赫-曾德尔调制器的半波电压相同。
从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种多路任意进制相位编码信号光学产生装置及产生方法，包括：发射单元、调制单元、第一分光单元、第二分光单元和输出单元；其中，发射单元用于产生具有一定偏振方向的光信号；调制单元的输入端与发射单元的输出端连接；调制单元用于在射频驱动信号和主偏置直流电压的控制下，对发射单元产生的光信号进行调制，生成偏振正交的正负二阶边带；第一分光单元的输入端与调制单元的输出端连接；第一分光单元用于将调制单元生成的正负二阶边带分成分别偏振正交的两路正负二阶边带；第二分光单元的输入端与第一分光单元的第一输出端连接；第二分光单元用于将第一分光单元的第一输出端输出的正二阶边带与负二阶边带分离后分别加载上任意进制的编码信号，再将加载有编码信号的光信号输出至输出单元；输出单元的输入端分别与第一分光单元的第二输出端、第二分光单元的第一输出端和第二输出端连接，用于将第一分光单元和第二分光单元输出的光信号耦合后分为两路分别进行光电转换，同时输出两路任意进制且功率和角频率均相同的相位编码微波信号。
本发明可以同时产生两路任意进制相位编码微波信号，编码样式只取决于加载的编码信号，此单输入多输出方案相比现有的单输出方案，成倍提高系统传输容量，能够在相同的时间和频率资源块内传送更多的数据流，提升频谱利用率；通过调节射频驱动信号的频率，可得到一系列具有高频率、低噪声、大时间带宽积、大脉冲压缩比等优点的四倍频相位编码微波信号，在具体应用中可提高雷达对目标的距离分辨精度和距离分辨力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的多路任意进制相位编码信号光学产生装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的多路任意进制相位编码信号光学产生装置的具体结构示意图；
图3为图2中A点、B点、C点、D点、E点、F点、G点对应输出的光谱图；
图4为本发明实施例提供的第一分光单元、第二分光单元的具体结构示意图；
图5为本发明实施例提供的多路任意进制相位编码信号光学产生方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种多路任意进制相位编码信号光学产生装置，如图1所示，包括：发射单元1、调制单元2、第一分光单元3、第二分光单元4和输出单元5；其中，
发射单元1用于产生具有一定偏振方向的光信号；
调制单元2的输入端与发射单元1的输出端连接；调制单元2用于在射频驱动信号和主偏置直流电压的控制下，对发射单元1产生的光信号进行调制，生成偏振正交的正负二阶边带；
第一分光单元3的输入端与调制单元2的输出端连接；第一分光单元3用于将调制单元2生成的正负二阶边带分成分别偏振正交的两路正负二阶边带，分别输出至第二分光单元4和输出单元5；
第二分光单元4的输入端与第一分光单元3的第一输出端连接；第二分光单元4用于将第一分光单元3的第一输出端输出的正二阶边带与负二阶边带分离后分别加载上任意进制的编码信号，再将加载有编码信号的光信号输出至输出单元5；
输出单元5的输入端分别与第一分光单元3的第二输出端、第二分光单元4的第一输出端和第二输出端连接，用于将第一分光单元3和第二分光单元4输出的光信号耦合后分为两路分别进行光电转换，同时输出两路任意进制且功率和角频率均相同的相位编码微波信号。
需要说明的是，输出的两路相位编码微波信号的功率相同，角频率也相同，其中角频率均为4ωm，ωm为射频驱动信号的角频率。并且，这两路相位编码微波信号具有灵活性和差异性，即这两路相位编码微波信号可以完全相同，也可以完全不同，这只取决于加载的编码信号，包括波形、编码内容等。
在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生装置中，可以同时产生两路任意进制的相位编码微波信号，编码样式只取决于加载的编码信号，此单输入多输出方案相比现有的单输出方案，成倍提高系统传输容量，能够在相同的时间和频率资源块内传送更多的数据流，提升频谱利用率；通过调节射频驱动信号的频率，可得到一系列具有高频率、低噪声、大时间带宽积、大脉冲压缩比等优点的四倍频相位编码微波信号，在具体应用中可提高雷达对目标的距离分辨精度和距离分辨力。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生装置中，如图2所示，发射单元1可以包括用于发出光信号的可调谐激光器(TLS)11，以及设置在光信号传输光路上的偏振控制器(PC)12；可调谐激光器11的输出端与偏振控制器12的输入端连接；偏振控制器12的输出端为发射单元1的输出端，即偏振控制器12的输出端与调制单元2的输入端连接。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生装置中，如图2所示，调制单元2可以包括双平行马赫-曾德尔调制器(DP-MZM)21、第一微波信号发生器(AWG1)22、第二微波信号发生器(AWG2)23和直流电源(DC power)24；双平行马赫-曾德尔调制器21的光学输入端为调制单元2的输入端，即双平行马赫-曾德尔调制器21的光学输入端与偏振控制器12的输出端连接；双平行马赫-曾德尔调制器21的第一射频输入端与第一微波信号发生器22的输出端连接；双平行马赫-曾德尔调制器21的第二射频输入端与第二微波信号发生器23的输出端连接；双平行马赫-曾德尔调制器21的主偏置输入端口与直流电源24的输出端连接；双平行马赫-曾德尔调制器21的输出端为调制单元2的输出端，即双平行马赫-曾德尔调制器21的输出端与第一分光单元3的输入端连接。
需要注意的是，双平行马赫-曾德尔调制器21用于对光信号进行调制；第一微波信号发生器22和第二微波信号发生器23均用于产生所需的射频驱动信号；直流电源24用于产生主偏置直流电压。在实际应用中，通过偏振控制器12的控制，输入双平行马赫-曾德尔调制器21的光信号的偏振方向与双平行马赫-曾德尔调制器21的偏振主轴成一定角度；通过第一微波信号发生器22和第二微波信号发生器23的控制，使输入双平行马赫-曾德尔调制器21的射频驱动信号的幅度1.5倍于双平行马赫-曾德尔调制器21的半波电压，且第二微波信号发生器23输出的射频驱动信号与第一微波信号发生器22输出的射频驱动信号的相位差为90°；通过直流电源24的控制，使输入双平行马赫-曾德尔调制器21的主偏置直流电压与双平行马赫-曾德尔调制器21的半波电压相同。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生装置中，如图2所示，第一分光单元3可以包括光环形器(OC)31和保偏布拉格光栅(PM-FBG)32；光环行器31的输入端为第一分光单元3的输入端，即光环行器31的输入端与双平行马赫-曾德尔调制器21的输出端连接；光环行器31的第一输出端与保偏布拉格光栅32的输入端连接；光环行器31的第二输出端为第一分光单元3的第一输出端，即光环行器31的第二输出端与第二分光单元4的输入端连接；保偏布拉格光栅32的输出端为第一分光单元3的第二输出端，即保偏布拉格光栅32的输出端与输出单元5的输入端连接。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生装置中，保偏布拉格光栅32具有两个平坦的反射谱，且处于反射谱的两条光边带偏振正交，用于将不需要的光信号反射回去。
需要注意的是，光信号射入双平行马赫-曾德尔调制器21后，双平行马赫-曾德尔调制器21输出的光信号通过光环行器31和保偏布拉格光栅32的共同作用产生两路偏振正交的正负二阶边带；具体地，处于通带的光信号通过保偏布拉格光栅32继续传输，处于反射带的光信号将被反射回环形器31，通过环形器31的第二输出端由第二分光单元4继续运作。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生装置中，如图2所示，第二分光单元4可以包括第一偏振分束器(PBS1)41、第一相位调制器(PM1)42、第二相位调制器(PM2)43、第一编码信号发生器44、第二编码信号发生器45；第一偏振分束器41的输入端为第二分光单元4的输入端，即第一偏振分束器41的输入端与光环行器31的第二输出端连接；第一偏振分束器41的第一输出端与第一相位调制器42的光学输入端连接；第一偏振分束器41的第二输出端与第二相位调制器43的光学输入端连接；第一相位调制器42的射频输入端与第一编码信号发生器44的输出端连接；第二相位调制器43的射频输入端与第二编码信号发生器45的输出端连接；第一相位调制器42的输出端为第二分光单元4的第一输出端，即第一相位调制器42的输出端与输出单元5的输入端连接；第二相位调制器43的输出端为第二分光单元4的第二输出端，即第二相位调制器43的输出端与输出单元5的输入端连接。
需要注意的是，第一偏振分束器41用于将偏振正交的光信号分成两路，第一编码信号发生器44、第二编码信号发生器45均用于产生两路任意进制的编码信号，并分别加载到第一相位调制器42和第二相位调制器43的射频输入端。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生装置中，如图2所示，输出单元5可以包括第二偏振分束器(PBS2)51、第一光电探测器(PD1)52和第二光电探测器(PD2)53；第二偏振分束器51的输入端为输出单元5的输入端，即第二偏振分束器51的输入端分别与保偏布拉格光栅32的输出端、第一相位调制器42的输出端和第二相位调制器43的输出端连接；第二偏振分束器51的第一输出端口与第一光电探测器52的输入端口连接；第二偏振分束器51的第二输出端口与第二光电探测器53的输入端口连接。
需要注意的是，保偏布拉格光栅32的输出、第一相位调制器42和第二相位调制器43的输出进行汇合后传输至第二偏振分束器51的输入端，通过第二偏振分束器51分别送入第一光电探测器52和第二光电探测器53将光信号转换为电信号，拍频得到两路任意进制的高频率、低噪声的相位编码微波信号。
具体地，在具体实施时，如图3所示，可调谐激光器11、偏振控制器12、双平行马赫-曾德尔调制器21、第一微波信号发生器22、第二微波信号发生器23和直流电源24的共同作用(即发射单元1、调制单元2的共同作用)产生如A点所示的偏振正交的正负二阶边带；
光环形器31和保偏布拉格光栅32的共同作用(即第一分光单元3的作用)将A点输出的正负二阶边带分为两个如B点和C点所示的分别偏振正交的两路正负二阶边带；
第一偏振分束器41、第一相位调制器42、第二相位调制器43、第一编码信号发生器44、第二编码信号发生器45的共同作用(即第二分光单元4的作用)将B点所示的正二阶和负二阶边带分离后分别加载上任意的编码信号，输出如D点、E点所示；
第二偏振分束器51、第一光电探测器52和第二光电探测器53的共同作用(即输出单元5的作用)将C点、D点、E点所示的光信号耦合后再分成两路，分别进行光电转换，最后从F点和G点得到两路相位编码微波信号。
下面关于A点、B点、C点、D点、E点、F点和G点的输出进行理论分析，结果如下：
双平行马赫-曾德尔调制器(DP-MZM)的上下臂输出分别为：
Figure BDA0001963767290000101
Figure BDA0001963767290000102
A点输出：
Figure BDA0001963767290000111
式中A为光信号的幅度；ωc,ωm分别是光信号和射频驱动信号的角频率；Va,Vb分别是DP-MZM的两个子MZM的偏置电压，Vc为主MZM的偏置电压；Vm为射频驱动信号的幅度，Vπ是调制器的半波电压；φ为两子调制器射频驱动信号之间的相位差。E可以简单理解为光强度，但其中包含了幅度、偏振方向等参数。
当主调制器偏置在最小传输点(MITP，偶数阶边带被抑制)，两个子调制器偏置在最大传输点(MATP，奇数阶边带被抑制)时，Va＝Vb＝0，Vc＝Vπ；
令调制指数
Figure BDA0001963767290000112
A点输出光信号可简化为：
Figure BDA0001963767290000113
B点输出：
Figure BDA0001963767290000114
C点输出：
Figure BDA0001963767290000115
式中J2和J-2为贝塞尔系数，x和y为两个相互正交的偏振方向。
PBS1把B点输出的两个相互正交的偏振光分成两路输出，且分别包含-2阶和﹢2阶边带。从PBS1输出的两路信号分别输入到第一相位调制器PM1和第二相位调制器PM2中，并分别通过编码信号进行调制，可得D点和E点的信号分别为：
Figure BDA0001963767290000116
Figure BDA0001963767290000117
将C点、D点与E点进行耦合后通过第二偏振分束器(PBS2)输出得到F点和G点输出；其中，
F点输出：
Figure BDA0001963767290000121
G点输出：
Figure BDA0001963767290000122
经第一光电探测器和第二光电探测器拍频后PD1与PD2的光电流表示为：
I1(t)∝A2J2*J-2cos[4ωmt-m1S1(t)]
(11)
I2(t)∝A2J2*J-2cos[4ωmt+m2S2(t)]
(12)
式中，m1和m2分别为第一相位调制器和第二相位调制器的调制系数，S1(t)为加载到第一相位调制器的编码信号，S2(t)为加载到第二相位调制器的编码信号。从式(11)与式(12)可以看出，通过光子学技术产生了两路四倍频的相位编码微波信号，信号的频率大范围可调；且由于编码样式只取决于编码信号S1(t)和S2(t)，因此本发明可以产生任意的相位编码波形。
另外，需要说明的是，为了提高输出结果的准确率，如图4所示，在光环形器31和保偏布拉格光栅(PM-FBG)32之间需设置一个偏振控制器，在保偏布拉格光栅(PM-FBG)32与C点之间也需设置一个偏振控制器，在B点与第一偏振分束器(PBS1)41之间也需设置一个偏振控制器，在D点、E点与第二偏振分束器(PBS2)之间也需设置一个偏振控制器，设置的这四个偏振控制器的功能均是为了控制光的偏振方向，使它与PM-FBG或者PBS的偏振主轴所成的角度一致。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种多路任意进制相位编码信号光学产生方法，由于该多路任意进制相位编码信号光学产生方法解决问题的原理与前述一种多路任意进制相位编码信号光学产生装置相似，因此该多路任意进制相位编码信号光学产生方法的实施可以参见多路任意进制相位编码信号光学产生装置的实施，重复之处不再赘述。
在具体实施时，本发明实施例提供的多路任意进制相位编码信号光学产生方法，如图5所示，具体包括以下步骤：
S501、发射单元产生具有一定偏振方向的光信号；
S502、调制单元在射频驱动信号和主偏置直流电压的控制下，对发射单元产生的光信号进行调制，生成偏振正交的正负二阶边带；
S503、第一分光单元将调制单元生成的正负二阶边带分成分别偏振正交的两路正负二阶边带；
S504、第二分光单元将第一分光单元的第一输出端输出的正二阶边带与负二阶边带分离后分别加载上任意进制的编码信号，再将加载有编码信号的光信号进行输出；
S505、输出单元将第一分光单元和第二分光单元输出的光信号耦合后分为两路分别进行光电转换，同时输出两路任意进制且功率和角频率均相同的相位编码微波信号。
在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生方法中，通过上述步骤可以同时产生两路任意进制的相位编码微波信号，编码样式只取决于加载的编码信号，该光学产生方法是单输入多输出方法，相比现有的单输出方法，成倍提高系统传输容量，能够在相同的时间和频率资源块内传送更多的数据流，提升频谱利用率；通过调节射频驱动信号的频率，可得到一系列具有高频率、低噪声、大时间带宽积、大脉冲压缩比等优点的四倍频相位编码微波信号。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生方法中，步骤S501中发射单元产生具有一定偏振方向的光信号，具体可以包括：
调节发射单元中偏振控制器，使输入调制单元中双平行马赫-曾德尔调制器的光信号的偏振方向与双平行马赫-曾德尔调制器的偏振主轴方向成一定角度。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多路任意进制相位编码信号光学产生方法中，步骤S502中调制单元在射频驱动信号和主偏置直流电压的控制下，对发射单元产生的光信号进行调制，具体可以包括：
调节调制单元中第一微波信号发生器和第二微波信号发生器，使输入调制单元中双平行马赫-曾德尔调制器的射频驱动信号的幅度1.5倍于双平行马赫-曾德尔调制器的半波电压，且所述第二微波信号发生器输出的射频驱动信号与所述第一微波信号发生器输出的射频驱动信号的相位差为90°；
调节调制单元中直流电源，使输入双平行马赫-曾德尔调制器的主偏置直流电压与双平行马赫-曾德尔调制器的半波电压相同。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。
综上，本发明实施例提供的一种多路任意进制相位编码信号光学产生装置及产生方法，包括：发射单元、调制单元、第一分光单元、第二分光单元和输出单元；其中，发射单元用于产生具有一定偏振方向的光信号；调制单元的输入端与发射单元的输出端连接；调制单元用于在射频驱动信号和主偏置直流电压的控制下，对发射单元产生的光信号进行调制，生成偏振正交的正负二阶边带；第一分光单元的输入端与调制单元的输出端连接；第一分光单元用于将调制单元生成的正负二阶边带分成分别偏振正交的两路正负二阶边带；第二分光单元的输入端与第一分光单元的第一输出端连接；第二分光单元用于将第一分光单元的第一输出端输出的正二阶边带与负二阶边带分离后分别加载上任意进制的编码信号，再将加载有编码信号的光信号输出至输出单元；输出单元的输入端分别与第一分光单元的第二输出端、第二分光单元的第一输出端和第二输出端连接，用于将第一分光单元和第二分光单元输出的光信号耦合后分为两路分别进行光电转换，同时输出两路任意进制且功率和角频率均相同的相位编码微波信号。本发明可以同时产生两路任意进制相位编码微波信号，编码样式只取决于加载的编码信号，此单输入多输出方案相比现有的单输出方案，成倍提高系统传输容量，能够在相同的时间和频率资源块内传送更多的数据流，提升频谱利用率；通过调节射频驱动信号的频率，可得到一系列具有高频率、低噪声、大时间带宽积、大脉冲压缩比等优点的四倍频相位编码微波信号，在具体应用中可提高雷达对目标的距离分辨精度和距离分辨力。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的多路任意进制相位编码信号光学产生装置及产生方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种多路任意进制相位编码信号光学产生装置，其特征在于，包括：发射单元、调制单元、第一分光单元、第二分光单元和输出单元；其中，
所述发射单元用于产生具有一定偏振方向的光信号；
所述调制单元的输入端与所述发射单元的输出端连接；所述调制单元用于在射频驱动信号和主偏置直流电压的控制下，对所述发射单元产生的光信号进行调制，生成偏振正交的正负二阶边带；
所述第一分光单元的输入端与所述调制单元的输出端连接；所述第一分光单元用于将所述调制单元生成的正负二阶边带分成分别偏振正交的两路正负二阶边带；
所述第二分光单元的输入端与所述第一分光单元的第一输出端连接；所述第二分光单元用于将所述第一分光单元的第一输出端输出的正二阶边带与负二阶边带分离后分别加载上任意进制的编码信号，再将加载有所述编码信号的光信号输出至所述输出单元；
所述输出单元的输入端分别与所述第一分光单元的第二输出端、所述第二分光单元的第一输出端和第二输出端连接，用于将所述第一分光单元和所述第二分光单元输出的光信号耦合后分为两路分别进行光电转换，同时输出两路任意进制且功率和角频率均相同的相位编码微波信号。
2.根据权利要求1所述的多路任意进制相位编码信号光学产生装置，其特征在于，所述发射单元包括用于发出光信号的可调谐激光器，以及设置在光信号传输光路上的偏振控制器；
所述可调谐激光器的输出端与所述偏振控制器的输入端连接；
所述偏振控制器的输出端为所述发射单元的输出端。
3.根据权利要求1所述的多路任意进制相位编码信号光学产生装置，其特征在于，所述调制单元包括双平行马赫-曾德尔调制器、第一微波信号发生器、第二微波信号发生器和直流电源；
所述双平行马赫-曾德尔调制器的光学输入端为所述调制单元的输入端；
所述双平行马赫-曾德尔调制器的第一射频输入端与所述第一微波信号发生器的输出端连接；
所述双平行马赫-曾德尔调制器的第二射频输入端与所述第二微波信号发生器的输出端连接；
所述双平行马赫-曾德尔调制器的主偏置输入端口与所述直流电源的输出端连接；
所述双平行马赫-曾德尔调制器的输出端为所述调制单元的输出端。
4.根据权利要求1所述的多路任意进制相位编码信号光学产生装置，其特征在于，所述第一分光单元包括光环形器和保偏布拉格光栅；
光环行器的输入端为所述第一分光单元的输入端；
所述光环行器的第一输出端与所述保偏布拉格光栅的输入端连接；
所述光环行器的第二输出端为所述第一分光单元的第一输出端；
所述保偏布拉格光栅的输出端为所述第一分光单元的第二输出端。
5.根据权利要求1所述的多路任意进制相位编码信号光学产生装置，其特征在于，所述第二分光单元包括第一偏振分束器、第一相位调制器、第二相位调制器、第一编码信号发生器、第二编码信号发生器；
所述第一偏振分束器的输入端为所述第二分光单元的输入端；
所述第一偏振分束器的第一输出端与所述第一相位调制器的光学输入端连接；
所述第一偏振分束器的第二输出端与所述第二相位调制器的光学输入端连接；
所述第一相位调制器的射频输入端与所述第一编码信号发生器的输出端连接；
所述第二相位调制器的射频输入端与所述第二编码信号发生器的输出端连接；
所述第一相位调制器的输出端为所述第二分光单元的第一输出端；
所述第二相位调制器的输出端为所述第二分光单元的第二输出端。
6.根据权利要求1所述的多路任意进制相位编码信号光学产生装置，其特征在于，所述输出单元包括第二偏振分束器、第一光电探测器和第二光电探测器；
所述第二偏振分束器的输入端为所述输出单元的输入端；
所述第二偏振分束器的第一输出端口与所述第一光电探测器的输入端口连接；
所述第二偏振分束器的第二输出端口与所述第二光电探测器的输入端口连接。
7.根据权利要求4所述的多路任意进制相位编码信号光学产生装置，其特征在于，所述保偏布拉格光栅具有两个平坦的反射谱，且处于所述反射谱的两条光边带偏振正交。
8.一种多路任意进制相位编码信号光学产生方法，其特征在于，包括：
发射单元产生具有一定偏振方向的光信号；
调制单元在射频驱动信号和主偏置直流电压的控制下，对所述发射单元产生的光信号进行调制，生成偏振正交的正负二阶边带；
第一分光单元将所述调制单元生成的正负二阶边带分成分别偏振正交的两路正负二阶边带；
第二分光单元将所述第一分光单元的第一输出端输出的正二阶边带与负二阶边带分离后分别加载上任意进制的编码信号，再将加载有所述编码信号的光信号进行输出；
输出单元将所述第一分光单元和所述第二分光单元输出的光信号耦合后分为两路分别进行光电转换，同时输出两路任意进制且功率和角频率均相同的相位编码微波信号。
9.根据权利要求8所述的多路任意进制相位编码信号光学产生方法，其特征在于，发射单元产生具有一定偏振方向的光信号，具体包括：
调节发射单元中偏振控制器，使输入所述调制单元中双平行马赫-曾德尔调制器的光信号的偏振方向与所述双平行马赫-曾德尔调制器的偏振主轴方向成一定角度。
10.根据权利要求8所述的多路任意进制相位编码信号光学产生方法，其特征在于，调制单元在射频驱动信号和主偏置直流电压的控制下，对所述发射单元产生的光信号进行调制，具体包括：
调节所述调制单元中第一微波信号发生器和第二微波信号发生器，使输入所述调制单元中双平行马赫-曾德尔调制器的射频驱动信号的幅度1.5倍于所述双平行马赫-曾德尔调制器的半波电压，且所述第二微波信号发生器输出的射频驱动信号与所述第一微波信号发生器输出的射频驱动信号的相位差为90°；
调节所述调制单元中直流电源，使输入所述双平行马赫-曾德尔调制器的主偏置直流电压与所述双平行马赫-曾德尔调制器的半波电压相同。
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