CN111756451A - 一种四通道磷化铟光i/q零中频信道化接收芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片，包括：片上激光器、第一MMI分路器、第二MMI分路器、第一电吸收调制器、第二电吸收调制器、第三电吸收调制器、马赫增德尔光干涉器、第一热控移相波导、第二热控移相波导、第三热控移相波导、第四热控移相波导、第一SOA光放大器、第二SOA光放大器、第三SOA光放大器、第四SOA光放大器、第一光正交耦合器、第二光正交耦合器、第一平衡光电探测器、第二平衡光电探测器、第三平衡光电探测器和第四平衡光电探测器。本发明基于片上单频光载波以及多个片上独立电调制器实现宽带射频信道化分和I/Q下变频，降低传统系统方案对光源以及并行调制部件的工艺需求，提高鲁棒性。
Description
技术领域
本发明属于微波光子信号处理技术领域，尤其涉及一种四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片。
背景技术
I/Q混频接收机通过微波I/Q混频器将RF信号直接下变频到同向和正交基带，不存在镜像频率干扰，信道选择可以在中频和基带完成，因此不需要高Q值的镜像抑制滤波器和中频信道选择滤波器，是目前极具竞争力的一个接收机架构，在无线电领域得到广泛关注，近些年其研究和应用也逐步增多。光子技术利用其大带宽、低频率相关损耗、无电磁干扰的优势，实现微波信号的瞬时处理。将光子技术与I/Q中频接收技术相结合，实现子光I/Q中频接收机，能够满足未来电子系统大瞬时带宽、宽工作频段、轻便灵活、抗电磁干扰的发展需要。
光子I/Q零中频接收机按照根据LO正交相位的实现方法，大致可分为电移相、色散移相、光子移相三类。2014年之前报道的光子I/Q混频系统主要以电移相和色散移相为主。由于电移相和色散移相方法依赖工作频率，难以实现宽频带相位的一致性，2014年以来，尤其在2016年，涌现出多个利用光子学方法同时实现微波混频和移相的研究报道，旨在构造带宽更有优势的光子I/Q混频系统。典型方案可分为以下几类：
类型一 通道独立滤波直接强度探测
单载波或多载波对RF调制，分路或解复用变为多个信道，每个信道通过单通道FBG、PS-FBG、F-P腔等滤波后直接强度探测。
缺点：要求光滤波器窄带宽、Q因子好、通带波长稳定性好，这难以做到。且该方法只能强度探测，不能提取RF相位信息。
类型二 基于单光梳加光滤波器信道化接收
RF路与1类似，RF调制到单载波，分路、单独滤波，实现信道分离；另外有一路LO光梳，梳线间隔等于信道间隔；RF路和LO路I/Q下变频。优点：LO光梳间隔小，容易得到多线LO光梳。
缺点：对光滤波器要求高(通道多、Q因子高、稳定性好)
类型三 基于双光梳及光滤波的信道化接收
使用光梳调制RF信号，实现RF信号在多波长的复制。每根梳线对应一个信道，单独滤波、下变频等处理。可分为光滤波信道划分法、直接I/Q下变频法。
缺点：难以得到多梳线、大间隔、相干的双光梳；对梳状滤波器的Q因子和稳定性要求高。
类型四 基于单光源光频移的宽带多路信道化接收
利用单频激光器实现I/Q处理并在中频进行更精细的电信道化分，解决了传统光I/Q接收对光频梳的性能要求，并且舍弃光域窄带滤波途径，采用统一中频电滤波的方式进行信道化分。相干探测后得到I/Q两路中频信息。
缺点：方案涉及到多个并联的QPSK调制模块完成LO频移，需要严格匹配频移模块内上下支路的幅相一致性以及调制一致性。考虑到现阶段的光子集成加工工艺误差，此特性不利于系统方案的芯片化。目前光子集成工艺支持的模拟调制器，相比离散系统使用的铌酸锂类型调制器，其消光比效果较差，难以实现有效的边带抑制功能。
综合以上信道化方案分析，可以发现目前接收实施中存在以下难点：多通道、稳定、Q因子高、精细度1GHz以下的光滤波不易实现；相干、多线、大间隔的光梳不易产生；光梳的使用恶化接收机损耗和噪声系数；对单个器件性能要求高，难以实现片上复制。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片，基于片上单频光载波以及多个片上独立电调制器实现宽带射频信道化分和I/Q下变频，降低传统系统方案对光源以及并行调制部件的工艺需求，提高鲁棒性。并且用一级本振调制实现与射频信号的频谱匹配，且后续无需进行滤波处理，实现更为简单。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片，包括：片上激光器、第一MMI分路器、第二MMI分路器、第一电吸收调制器、第二电吸收调制器、第三电吸收调制器、马赫增德尔光干涉器、第一热控移相波导、第二热控移相波导、第三热控移相波导、第四热控移相波导、第一SOA光放大器、第二SOA光放大器、第三SOA光放大器、第四SOA光放大器、第一光正交耦合器、第二光正交耦合器、第一平衡光电探测器、第二平衡光电探测器、第三平衡光电探测器和第四平衡光电探测器；其中，片上激光器输出连续光信号经第一MMI分路器后分为第一光支路和第二光支路；第一光支路经波导加载至第一电吸收调制器的光输入端，外部射频源输出宽带射频信号至第一电吸收调制器的射频输入端；第一电吸收调制器将第一光支路的信号与宽带射频信号调制后得到双边带宽带射频信号，并将双边带宽带射频信号传输到马赫增德尔光干涉器，马赫增德尔光干涉器将双边带宽带射频信号分离为上边带射频调制信号和下边带射频调制信号；第二光支路经过第二MMI分路器分成功率相等的第三光支路和第四光支路，第三光支路经波导分别加载至第二电吸收调制器的光输入端和第三电吸收调制器的光输入端，外部本振源输出第一单频本振信号至第二电吸收调制器的射频输入端，外部本振源输出第二单频本振信号至第三电吸收调制器的射频输入端；上边带射频调制信号依次经第一热控移相波导和第一SOA光放大器得到第一放大射频调制信号，第一放大射频调制信号经直波导输入至第一光正交耦合器；下边带射频调制信号依次经第二热控移相波导和第二SOA光放大器得到第二放大射频调制信号；第二放大射频调制信号经交叉波导输入至第二光正交耦合器；第一单频本振信号依次经第三热控移相波导和第三SOA光放大器得到第一放大本振信号；第一放大本振信号经直波导输入至第一光正交耦合器；第二单频本振信号依次经第四热控移相波导和第四SOA光放大器得到第二放大本振信号；第二放大本振信号经直波导输入至第二光正交耦合器；第一光正交耦合器将第一放大射频调制信号和第一放大本振信号进行功率二分路、独立移相以及射频信号与本振信号合成处理后得到第一合成信号、第二合成信号、第三合成信号和第四合成信号，第一合成信号和第二合成信号均传输至第一平衡光电探测器，第三合成信号和第四合成信号均传输至第二平衡光电探测器；其中，第一合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第一合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相同；第二合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第二合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差180°；第三合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第三合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差90°；第四合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第四合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差270°；第二光正交耦合器将第二放大射频调制信号和第二放大本振信号进行功率二分路、独立移相以及射频信号与本振信号合成处理后得到第五合成信号、第六合成信号、第七合成信号和第八合成信号，第五合成信号和第六合成信号均传输至第第三平衡光电探测器，第七合成信号和第八合成信号均传输至第四平衡光电探测器；其中，第五合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第五合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相同；第六合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第六合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差180°；第七合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第七合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差90°；第八合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第八合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差270°。
上述四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片中，所述第一光正交耦合器包括第一1*2定向耦合器、第二1*2定向耦合器、第一移相器、第二移相器、第三移相器、第四移相器、第一2*2定向耦合器、第二2*2定向耦合器；其中，第一放大射频调制信号传输至所述第一1*2定向耦合器，所述第一1*2定向耦合器将第一放大射频调制信号进行功率二分路得到第一一放大射频调制信号和第一二放大射频调制信号，第一一放大射频调制信号经第一移相器后传输至第一2*2定向耦合器，第一二放大射频调制信号经第三移相器后传输至第二2*2定向耦合器；第一放大本振信号传输至所述第二1*2定向耦合器，所述第二1*2定向耦合器将第一放大本振信号进行功率二分路得到第一一放大本振信号和第一二放大本振信号，第一一放大本振信号经第二移相器后传输至第一2*2定向耦合器，第一二放大本振信号经第四移相器后传输至第二2*2定向耦合器；第一2*2定向耦合器将第一一放大射频调制信号和第一一放大本振信号合成为第一合成信号和第二合成信号，第二2*2定向耦合器将第一二放大射频调制信号和第一二放大本振信号合成为第三合成信号和第四合成信号。
上述四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片中，所述第二光正交耦合器包括第三1*2定向耦合器、第四1*2定向耦合器、第五移相器、第六移相器、第七移相器、第八移相器、第三2*2定向耦合器、第二2*2定向耦合器(168)；其中，第二放大射频调制信号传输至所述第三1*2定向耦合器，所述第三1*2定向耦合器将第二放大射频调制信号进行功率二分路得到第二一放大射频调制信号和第二二放大射频调制信号，第二一放大射频调制信号经第五移相器后传输至第三2*2定向耦合器，第二二放大射频调制信号经第七移相器后传输至第四2*2定向耦合器；第二放大本振信号传输至所述第四1*2定向耦合器，所述第四1*2定向耦合器将第二放大本振信号进行功率二分路得到第二一放大本振信号和第二二放大本振信号，第二一放大本振信号经第六移相器后传输至第三2*2定向耦合器，第二二放大本振信号经第八移相器后传输至第四2*2定向耦合器；第三2*2定向耦合器将第二一放大射频调制信号和第二一放大本振信号合成为第五合成信号和第六合成信号，第四2*2定向耦合器将第二二放大射频调制信号和第二二放大本振信号合成为第七合成信号和第八合成信号。
上述四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片中，外部射频源输出宽带射频信号经G-S-G传输线加载至第一电吸收调制器的射频输入端。
上述四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片中，外部本振源输出第一单频本振信号经G-S-G传输线加载至第二电吸收调制器的射频输入端。
上述四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片中，外部本振源输出第二单频本振信号经G-S-G传输线加载至第三电吸收调制器的射频输入端。
上述四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片中，宽带射频信号的中心频率为X。
上述四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片中，第一单频本振信号的频率为X-Y，第二单频本振信号的频率为X+Y，Y为单信道带宽。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1本发明的射频调制后端以干涉滤波代替光分路，上下边带分离，增加隔离度；
2本发明的一级高频本振光调制代替原本二级(高频+低频)处理；
3本发明因射频信号上下边带已分离，无需进行本振滤波，简化结构。
4使本发明的用普通强度调制代替双平行频率处理，降低对芯片工艺及消光比要求。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例提供的四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片的结构框图；
图2是本发明实施例提供的第一光正交耦合器的结构框图；
图3是本发明实施例提供的第二光正交耦合器的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
磷化铟(InP)是一种重要的三五族化合物半导体材料，具有电子迁移率高、耐辐射性能好、禁带宽度大等优点。将InP材料应用于光子集成，能够实现片上发光、片上增益，通过掺杂其他材料可实现片上调制及探测。本发明在已有方案基础上，公开一种四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片设计方法。利用片内集成单频激光器以及宽带电吸收调制器实现对射频信号的信道化分以及I/Q下变频，主要解决现有光I/Q中频信道化方案存在的光梳稳定性差，调制器消光比要求以及难以实现芯片化的问题。
图1是本发明实施例提供的四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片的结构框图。如图1所示，该四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片包括：片上激光器1、第一MMI分路器2、第二MMI分路器3、第一电吸收调制器4、第二电吸收调制器5、第三电吸收调制器6、马赫增德尔光干涉器7、第一热控移相波导8、第二热控移相波导9、第三热控移相波导10、第四热控移相波导11、第一SOA光放大器12、第二SOA光放大器13、第三SOA光放大器14、第四SOA光放大器15、第一光正交耦合器16、第二光正交耦合器17、第一平衡光电探测器18、第二平衡光电探测器19、第三平衡光电探测器20和第四平衡光电探测器21；其中，
片上激光器1输出连续光信号经第一MMI分路器2后分为第一光支路和第二光支路；
第一光支路经波导加载至第一电吸收调制器4的光输入端，外部射频源输出宽带射频信号经G-S-G传输线加载至第一电吸收调制器4的射频输入端，其中，宽带射频信号的中心频率为X；第一电吸收调制器4将第一光支路的信号与宽带射频信号调制后得到双边带宽带射频信号，并将双边带宽带射频信号传输到马赫增德尔光干涉器7，马赫增德尔光干涉器7将双边带宽带射频信号分离为上边带射频调制信号和下边带射频调制信号；
第二光支路经过第二MMI分路器3分成功率相等的第三光支路和第四光支路，第三光支路经波导分别加载至第二电吸收调制器5的光输入端和第三电吸收调制器6的光输入端，外部本振源输出第一单频本振信号经G-S-G传输线加载至第二电吸收调制器5的射频输入端，外部本振源输出第二单频本振信号经G-S-G传输线加载至第三电吸收调制器6的射频输入端，其中，第一单频本振信号的频率为X-Y，第二单频本振信号的频率为X+Y，Y为单信道带宽；
上边带射频调制信号依次经第一热控移相波导8和第一SOA光放大器12得到第一放大射频调制信号，第一放大射频调制信号经直波导输入至第一光正交耦合器16；
下边带射频调制信号依次经第二热控移相波导9和第二SOA光放大器13得到第二放大射频调制信号；第二放大射频调制信号经交叉波导输入至第二光正交耦合器17；
第一单频本振信号依次经第三热控移相波导10和第三SOA光放大器14得到第一放大本振信号；第一放大本振信号经直波导输入至第一光正交耦合器16；
第二单频本振信号依次经第四热控移相波导11和第四SOA光放大器15得到第二放大本振信号；第二放大本振信号经直波导输入至第二光正交耦合器17；
第一光正交耦合器16将第一放大射频调制信号和第一放大本振信号进行功率二分路、独立移相以及射频信号与本振信号合成处理后得到第一合成信号、第二合成信号、第三合成信号和第四合成信号，第一合成信号和第二合成信号均传输至第一平衡光电探测器18，第三合成信号和第四合成信号均传输至第二平衡光电探测器19；其中，第一合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第一合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相同；第二合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第二合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差180°；第三合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第三合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差90°；第四合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第四合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差270°；
第二光正交耦合器17将第二放大射频调制信号和第二放大本振信号进行功率二分路、独立移相以及射频信号与本振信号合成处理后得到第五合成信号、第六合成信号、第七合成信号和第八合成信号，第五合成信号和第六合成信号均传输至第第三平衡光电探测器20，第七合成信号和第八合成信号均传输至第四平衡光电探测器21；其中，第五合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第五合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相同；第六合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第六合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差180°；第七合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第七合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差90°；第八合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第八合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差270°。
光电探测器输出两两相差，得到4组相差信号，其中两两互为I/Q正交。每组I/Q正交信号中均有互为镜像的两路信道信息。经电耦合器即可实现信道选择，输出镜像抑制的单信道零中频信息。
图2是本发明实施例提供的第一光正交耦合器的结构框图。如图2所示，该第一光正交耦合器16包括第一1*2定向耦合器161、第二1*2定向耦合器162、第一移相器163、第二移相器164、第三移相器165、第四移相器166、第一2*2定向耦合器167、第二2*2定向耦合器168；其中，
第一放大射频调制信号传输至所述第一1*2定向耦合器161，所述第一1*2定向耦合器161将第一放大射频调制信号进行功率二分路得到第一一放大射频调制信号和第一二放大射频调制信号，第一一放大射频调制信号经第一移相器163后传输至第一2*2定向耦合器167，第一二放大射频调制信号经第三移相器165后传输至第二2*2定向耦合器168；第一放大本振信号传输至所述第二1*2定向耦合器162，所述第二1*2定向耦合器162将第一放大本振信号进行功率二分路得到第一一放大本振信号和第一二放大本振信号，第一一放大本振信号经第二移相器164后传输至第一2*2定向耦合器167，第一二放大本振信号经第四移相器166后传输至第二2*2定向耦合器168；第一2*2定向耦合器167将第一一放大射频调制信号和第一一放大本振信号合成为第一合成信号和第二合成信号，第二2*2定向耦合器168将第一二放大射频调制信号和第一二放大本振信号合成为第三合成信号和第四合成信号。
图3是本发明实施例提供的第二光正交耦合器的结构框图。如图3所示，该第二光正交耦合器17包括第三1*2定向耦合器171、第四1*2定向耦合器172、第五移相器173、第六移相器174、第七移相器175、第八移相器176、第三2*2定向耦合器177、第二2*2定向耦合器168；其中，
第二放大射频调制信号传输至所述第三1*2定向耦合器171，所述第三1*2定向耦合器171将第二放大射频调制信号进行功率二分路得到第二一放大射频调制信号和第二二放大射频调制信号，第二一放大射频调制信号经第五移相器173后传输至第三2*2定向耦合器177，第二二放大射频调制信号经第七移相器175后传输至第四2*2定向耦合器178；第二放大本振信号传输至所述第四1*2定向耦合器172，所述第四1*2定向耦合器172将第二放大本振信号进行功率二分路得到第二一放大本振信号和第二二放大本振信号，第二一放大本振信号经第六移相器174后传输至第三2*2定向耦合器177，第二二放大本振信号经第八移相器176后传输至第四2*2定向耦合器178；第三2*2定向耦合器177将第二一放大射频调制信号和第二一放大本振信号合成为第五合成信号和第六合成信号，第四2*2定向耦合器178将第二二放大射频调制信号和第二二放大本振信号合成为第七合成信号和第八合成信号。
片上激光器产生单频点连续光载波，经MMI分路器均分为两路，一路经波导传输至电吸收调制器用于调制外部接收的宽带射频信号，另一路经MMI分路器再次均分为两路，后各自传输至电吸收调制器用于调制两路外接本振信号。
电吸收调制器输出调制信道经马赫增德尔光干涉器进行上下边带划分，设计并控制马赫增德尔光干涉器使得两个一阶调制边带在输出端分离。马赫增德尔光干涉器两个输出端口(射频分支)连同电吸收调制器和电吸收调制器输出端口(本振分支)经波导各个连接一个热控移相波导以及一个SOA光放大器，进行延迟和增益补偿。之后射频分支和本振分支两两组合，经波导分别连接两个2*4光正交耦合器。
2*4光正交耦合器内，通过设计不同弯曲半径、不同角度的InP弯曲波导，使得光正交耦合内部任意输入端口至输出端口波导传输路径长度相同，提高正交耦合精度。配合四路热控光移项器以及2*2定向耦合器，实现射频分支与本振分支正交耦合。相比输入，四路输出中本振分量相位差分别为0°,90°,180°,270°。
相比已有光I/Q信道化技术，基于单频光载波以及独立电吸收调制器实现宽带射频信道化分和I/Q下变频，解决现有光I/Q中频信道化方案存在的光梳稳定性以及对并行有源链路工艺要求的问题。
整个信道化架构中所有有源、无源组件均可集成于一个磷化铟基底，实现单片集成。
该信道化方案实现宽带射频输入，多中频信道输出，完成信道化的同时实现带内镜像抑制，输出可直接接入数字信号处理。
整个信道化架构中所有有源、无源组件均按照现有磷化铟集成工艺设计，能够实现光单片集成，易于实现和推广。芯片无对外光学接口，宽带射频输入，中频输出，可作为普通IC芯片使用，兼容现有IC测试和封装工艺，可直接面向市场，转化率高。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片，其特征在于包括：片上激光器(1)、第一MMI分路器(2)、第二MMI分路器(3)、第一电吸收调制器(4)、第二电吸收调制器(5)、第三电吸收调制器(6)、马赫增德尔光干涉器(7)、第一热控移相波导(8)、第二热控移相波导(9)、第三热控移相波导(10)、第四热控移相波导(11)、第一SOA光放大器(12)、第二SOA光放大器(13)、第三SOA光放大器(14)、第四SOA光放大器(15)、第一光正交耦合器(16)、第二光正交耦合器(17)、第一平衡光电探测器(18)、第二平衡光电探测器(19)、第三平衡光电探测器(20)和第四平衡光电探测器(21)；其中，
片上激光器(1)输出连续光信号经第一MMI分路器(2)后分为第一光支路和第二光支路；
第一光支路经波导加载至第一电吸收调制器(4)的光输入端，外部射频源输出宽带射频信号至第一电吸收调制器(4)的射频输入端；第一电吸收调制器(4)将第一光支路的信号与宽带射频信号调制后得到双边带宽带射频信号，并将双边带宽带射频信号传输到马赫增德尔光干涉器(7)，马赫增德尔光干涉器(7)将双边带宽带射频信号分离为上边带射频调制信号和下边带射频调制信号；
第二光支路经过第二MMI分路器(3)分成功率相等的第三光支路和第四光支路，第三光支路经波导分别加载至第二电吸收调制器(5)的光输入端和第三电吸收调制器(6)的光输入端，外部本振源输出第一单频本振信号至第二电吸收调制器(5)的射频输入端，外部本振源输出第二单频本振信号至第三电吸收调制器(6)的射频输入端；
上边带射频调制信号依次经第一热控移相波导(8)和第一SOA光放大器(12)得到第一放大射频调制信号，第一放大射频调制信号经直波导输入至第一光正交耦合器(16)；
下边带射频调制信号依次经第二热控移相波导(9)和第二SOA光放大器(13)得到第二放大射频调制信号；第二放大射频调制信号经交叉波导输入至第二光正交耦合器(17)；
第一单频本振信号依次经第三热控移相波导(10)和第三SOA光放大器(14)得到第一放大本振信号；第一放大本振信号经直波导输入至第一光正交耦合器(16)；
第二单频本振信号依次经第四热控移相波导(11)和第四SOA光放大器(15)得到第二放大本振信号；第二放大本振信号经直波导输入至第二光正交耦合器(17)；
第一光正交耦合器(16)将第一放大射频调制信号和第一放大本振信号进行功率二分路、独立移相以及射频信号与本振信号合成处理后得到第一合成信号、第二合成信号、第三合成信号和第四合成信号，第一合成信号和第二合成信号均传输至第一平衡光电探测器(18)，第三合成信号和第四合成信号均传输至第二平衡光电探测器(19)；其中，第一合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第一合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相同；第二合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第二合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差180°；第三合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第三合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差90°；第四合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第四合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差270°；
第二光正交耦合器(17)将第二放大射频调制信号和第二放大本振信号进行功率二分路、独立移相以及射频信号与本振信号合成处理后得到第五合成信号、第六合成信号、第七合成信号和第八合成信号，第五合成信号和第六合成信号均传输至第第三平衡光电探测器(20)，第七合成信号和第八合成信号均传输至第四平衡光电探测器(21)；其中，第五合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第五合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相同；第六合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第六合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差180°；第七合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第七合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差90°；第八合成信号中的射频信号的相位与第一放大射频调制信号的相位相同，第八合成信号中的本振信号的相位与第一放大本振信号的相位相差270°。
2.根据权利要求1所述的四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片，其特征在于：所述第一光正交耦合器(16)包括第一1*2定向耦合器(161)、第二1*2定向耦合器(162)、第一移相器(163)、第二移相器(164)、第三移相器(165)、第四移相器(166)、第一2*2定向耦合器(167)、第二2*2定向耦合器(168)；其中，
第一放大射频调制信号传输至所述第一1*2定向耦合器(161)，所述第一1*2定向耦合器(161)将第一放大射频调制信号进行功率二分路得到第一一放大射频调制信号和第一二放大射频调制信号，第一一放大射频调制信号经第一移相器(163)后传输至第一2*2定向耦合器(167)，第一二放大射频调制信号经第三移相器(165)后传输至第二2*2定向耦合器(168)；第一放大本振信号传输至所述第二1*2定向耦合器(162)，所述第二1*2定向耦合器(162)将第一放大本振信号进行功率二分路得到第一一放大本振信号和第一二放大本振信号，第一一放大本振信号经第二移相器(164)后传输至第一2*2定向耦合器(167)，第一二放大本振信号经第四移相器(166)后传输至第二2*2定向耦合器(168)；第一2*2定向耦合器(167)将第一一放大射频调制信号和第一一放大本振信号合成为第一合成信号和第二合成信号，第二2*2定向耦合器(168)将第一二放大射频调制信号和第一二放大本振信号合成为第三合成信号和第四合成信号。
3.根据权利要求1所述的四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片，其特征在于：所述第二光正交耦合器(17)包括第三1*2定向耦合器(171)、第四1*2定向耦合器(172)、第五移相器(173)、第六移相器(174)、第七移相器(175)、第八移相器(176)、第三2*2定向耦合器(177)、第二2*2定向耦合器(168)；其中，
第二放大射频调制信号传输至所述第三1*2定向耦合器(171)，所述第三1*2定向耦合器(171)将第二放大射频调制信号进行功率二分路得到第二一放大射频调制信号和第二二放大射频调制信号，第二一放大射频调制信号经第五移相器(173)后传输至第三2*2定向耦合器(177)，第二二放大射频调制信号经第七移相器(175)后传输至第四2*2定向耦合器(178)；第二放大本振信号传输至所述第四1*2定向耦合器(172)，所述第四1*2定向耦合器(172)将第二放大本振信号进行功率二分路得到第二一放大本振信号和第二二放大本振信号，第二一放大本振信号经第六移相器(174)后传输至第三2*2定向耦合器(177)，第二二放大本振信号经第八移相器(176)后传输至第四2*2定向耦合器(178)；第三2*2定向耦合器(177)将第二一放大射频调制信号和第二一放大本振信号合成为第五合成信号和第六合成信号，第四2*2定向耦合器(178)将第二二放大射频调制信号和第二二放大本振信号合成为第七合成信号和第八合成信号。
4.根据权利要求1所述的四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片，其特征在于：外部射频源输出宽带射频信号经G-S-G传输线加载至第一电吸收调制器(4)的射频输入端。
5.根据权利要求1所述的四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片，其特征在于：外部本振源输出第一单频本振信号经G-S-G传输线加载至第二电吸收调制器(5)的射频输入端。
6.根据权利要求1所述的四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片，其特征在于：外部本振源输出第二单频本振信号经G-S-G传输线加载至第三电吸收调制器(6)的射频输入端。
7.根据权利要求1所述的四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片，其特征在于：宽带射频信号的中心频率为X。
8.根据权利要求1所述的四通道磷化铟光I/Q零中频信道化接收芯片，其特征在于：第一单频本振信号的频率为X-Y，第二单频本振信号的频率为X+Y，Y为单信道带宽。
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