CN111913052A - 一种光载无线电控制模块和光载无线电互相关检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光载无线电控制模块和光载无线电互相关检测系统，该系统包括包括光载无线电控制模块、功率分配模块、正交检相模块A、正交检相模块B以及系统测量软件模块，光载无线电控制模块包括光源、至少两个调制模块、至少两个光环形器、偏振光耦合延时模块、法拉第旋光反射模块以及光电探测器。本发明融合了互相关降噪技术、光纤宽频带特性及长时延低损耗传输特性，一方面提高了光载无线电相位噪声检测系统的频率覆盖范围，另一方面改善了光载无线电互相关相位噪声检测装置的一致性，降低系统本底噪声，可应用于光载无线电相位噪声检测装置中的光调制链路控制，尤其在各种超低噪声高频振荡源相位噪声检测系统中优势凸显。
Description
技术领域
本发明涉及光载无线电传输技术领域，尤其涉及一种光载无线电控制模块和光载无线电互相关检测系统。
背景技术
高频振荡源相位噪声检测技术主要包括锁相环法和基于光载波技术的鉴频法，锁相环法也称双源法，利用双平衡混频技术及锁相环技术，使参考振荡源和待测源的输出信号相位正交锁定，利用相位正交时的电压起伏实现相位噪声检测；鉴频法也称单源法，利用信号延时及混频技术将振荡源频率起伏转换为相位起伏，实现相位噪声测量。
锁相环法相位噪声测量系统的局限性主要体现在以下两个方面：第一，测量高频率振荡源时，若待测源与参考振荡源混频后的频差为几十兆赫兹，环路增益范围较宽，设计难度大；第二，需要同频率参考振荡源。
目前，国际上最先进的商用相位噪声测试仪为安捷伦E5052A，它基于锁相环技术，10GHz输入频率时，系统的近载频测试灵敏度为-72dBc/Hz@10Hz，远载频灵敏度为-125dBc/Hz@10kHz；而各种新型振荡源的相位噪声指标远远好于其测试灵敏度；10GHz光电振荡源的远载频相位噪声指标已达到-156dBc/Hz@10kHz，8.6GHz的超导振荡源的近载频相位噪声指标达到-105dBc/Hz@10Hz；锁相环法实现的测试仪已不能满足各类新型振荡源相位噪声测试要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种设计合理，提高光载无线电相位噪声检测系统的频率覆盖范围和一致性的光载无线电控制模块。
本发明的另一目的在于提供一种设计合理，采用上述光载无线电控制模块的光载无线电互相关检测系统。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明是一种光载无线电控制模块，其特点是，包括光源、至少两个调制模块、至少两个光环形器、偏振光耦合延时模块、法拉第旋光反射模块以及光电探测器；
光源向调制模块输出光载波信号，调制模块对输入的光载波信号进行偏振、隔离及微波调制后，输出已调制的光载波信号，已调制的光载波信号经光环形器正向传输至偏振光耦合延时模块进行延时控制，偏振光耦合延时模块输出两路偏振面相正交的偏振光到法拉第旋光反射模块，在法拉第旋光反射模块的作用下，两路相互正交的入射光从法拉第旋光反射模块反射回偏振光耦合延时模块，经过偏振光耦合延时模块进行延时和分波控制后，再次入射到光环形器，由光环形器入射到光电探测器，光电探测器将反射波进行光电转换和放大后输出延时微波信号，完成光载无线电的调制。
与现有技术相比，本发明利用偏振正交性，在同一光纤延时阵列中传输双通道互相关光载波链路，减小了光纤传输损耗减小，另外，系统对称性设计，可保证光载无线电相位噪声检测系统中互相关链路的一致性。
优选地，所述法拉第旋光反射模块的反射波偏振面与入射到法拉第旋光反射模块的偏振光偏振面旋转90°，两路反射波的偏振面仍保持相互正交，且分别与各自的入射波偏振面正交。
优选地，所述的调制模块和光环形器设有偶数个。
优选地，所述调制模块由偏振控制器、反向隔离器及调制器串联而成。
优选地，所述光源通过保偏光纤与调制模块相连。
优选地，所述光源为双波长光源，偏振光耦合延时模块为偏振光光电耦合器，在法拉第旋光反射模块中设有法拉第旋光反射镜，法拉第旋光反射模块为法拉第旋光器。
另一发明是一种光载无线电互相关检测系统，其特点是，包括权利要求1-9任一项所述的光载无线电控制模块、功率分配模块、正交检相模块A、正交检相模块B以及系统测量软件模块；
功率分配模块设有四个信号输出端，其中两个信号输出端与光载无线电控制模块的信号输入端相连，另外两个信号输出端分别与正交检相模块A、正交检相模块B相连，光载无线电控制模块的信号输出端分别与正交检相模块A、正交检相模块B相连，正交检相模块A和正交检相模块B均与系统测量软件模块相连；
待测源经过功率分配模块后将信号分为四路，两路信号输入光载无线电控制模块，另两路输入正交检相模块A和正交检相模块B，输入光载无线电控制模块的两路信号完成光载无线电调制及鉴频，并形成对称一致且延时长度经过控制的两路微波信号O1及O2；
输入正交检相模块A和正交检相模块B中的两路信号进行正交检相，正交检相模块A完成光载无线电控制模块输出的微波信号O1及功率分配模块输出的输入信号W1的正交、混频、低通滤波，生成互相关信号C1；正交检相模块B完成光载无线电控制模块输出的微波信号O2及功率分配模块输出的输入信号W2正交、混频、低通滤波，生成互相关信号C2；
将互相关信号C1和C2输入系统测量软件模块，通过系统测量软件模块完成对正交检相模块正交反馈控制及对输入系统测量软件模块的互相关信号C1和C2进行互相关相位噪声功率谱估算及测量参数设置。
与现有技术相比，本发明融合了互相关降噪技术、光纤宽频带特性及长时延低损耗传输特性，一方面提高了光载无线电相位噪声检测系统的频率覆盖范围，另一方面改善了光载无线电互相关相位噪声检测装置的一致性，降低系统本底噪声。本发明所述系统可应用于光载无线电相位噪声检测装置中的光调制链路控制，尤其在各种超低噪声高频振荡源相位噪声检测系统中优势凸显。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为光载无线电控制模块的原理图；
图2为光载无线电互相关检测系统的原理图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，本发明提供了一种光载无线电控制模块，包括双波长光源、两个调制模块、两个光环形器、偏振光耦合延时模块、法拉第旋光反射模块以及光电探测器；
(1)双波长光源输出两路光信号a和b，经保偏光纤分别接入调制模块2A和2B；
(2)调制模块2A和2B内部结构相同，分别由偏振控制器、反向隔离器及调制器组成，调制模块2A和2B分别将输入的a路和b路光信号进行偏振、反向隔离控制后进行调制；装置1中的功率分配模块的输出信号V1和V2，分别作为调制模块2A和2B的调制驱动信号，调制模块2A和2B将加载了微波相位噪声等信息的微波驱动信号调制到光载波，分别输出a1和b1两路偏振方向相正交的调制光；
(3)调制模块2A和2B输出光载波信号经光环形器3A和3B反向隔离控制后分别输出a2和b2两路偏振正交的调制光，并输入偏振光耦合延时模块进行延时控制，偏振面相正交的两路信号在偏振光耦合延时模块内部的光纤延时阵列进行延时控制后输出a3和b3；
(4)偏振光耦合延时模块输出的两路偏振面正交调制光a3和b3入射到法拉第旋光反射模块，经过内部两个法拉第旋光反射镜的作用，a3的反射波偏振面旋转90°后形成反向传输的a4，b3的反射波偏振面旋转90°后形成反向传输的b4；反射波b4和a4再次经偏振光耦合延时模块延时后，输出a5和b5，由光环形器3A和3B的另一端入射后，分别生成a6和b6；
(5)光电探测器6A和6B将反射波转换为O1和O2两路延时微波鉴频信号，并输入光载无线电互相关检测系统中供正交检相模块3A和3B进行正交检相，之后输入光载无线电互相关检测系统的正交检相模块。
本发明所述的调制模块由偏振控制器、反向隔离器及调制器串联而成，所述光源通过保偏光纤与调制模块相连，光源采用双波长光源，偏振光耦合延时模块采用偏振光光电耦合器，在法拉第旋光反射模块中设有法拉第旋光反射镜，法拉第旋光反射模块采用法拉第旋光器。
参照图2，一种光载无线电互相关检测系统，包括上述的光载无线电控制模块、功率分配模块、正交检相模块A、正交检相模块B以及系统测量软件模块；
功率分配模块设有四个信号输出端，其中两个信号输出端与光载无线电控制模块的信号输入端相连，另外两个信号输出端分别与正交检相模块A、正交检相模块B相连，光载无线电控制模块的信号输出端分别与正交检相模块A、正交检相模块B相连，正交检相模块A和正交检相模块B均与系统测量软件模块相连；
待测源经过功率分配模块后分为四路，两路信号输入光载无线电控制模块，另两路输入正交检相模块3A和3B，输入光载无线电控制模块的两路信号主要完成光载无线电调制及鉴频，并形成对称一致且延时长度经过控制的两路微波信号O1及O2，具体参照上述光载无线电控制模块的实现步骤；分别输入正交检相模块3A和3B中进行正交检相，正交检相模块3A完成O1及W1两路信号正交、混频、低通滤波，正交检相模块3B完成O2及W2两路信号正交、混频、低通滤波，分别生成两路互相关信号C1和C2，输入系统测量软件模块；系统测量软件模块完成对正交检相模块正交反馈控制及对输入系统测量软件模块的数据流C1和C2进行互相关相位噪声功率谱估算及测量参数设置等功能。本发明上述的正交检相模块采用正交检相器，系统测量软件模块可采用现有技术中任一种适用于本发明所述系统的模块或装置。
本发明基于光学复用技术及光载无线电传输技术，融合了互相关降噪技术、光纤宽频带特性及长时延低损耗传输特性，通过对光调制链路中高速传输的光振荡模进行正交偏振控制、传输方向及传输隔离等控制，将两个光载波调制链路复用到相位噪声检测系统中的一个光学模块中，使单路光纤中传输双路光正交振荡模，一方面提高了光载无线电相位噪声检测系统的频率覆盖范围，同时，利用偏振正交性，在同一光纤延时阵列中传输双通道互相关光载波链路，减小了光纤传输损耗减小；另一方面，通过对系统的对称性设计，保证光载无线电相位噪声检测系统中互相关链路的一致性，从而改善了光载无线电互相关相位噪声检测装置的一致性，降低系统噪声。本发明可应用于光载无线电相位噪声检测装置中光调制链路控制，尤其在各种超低噪声高频振荡源相位噪声检测系统中优势凸显。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种光载无线电控制模块，其特征在于：包括光源、至少两个调制模块、至少两个光环形器、偏振光耦合延时模块、法拉第旋光反射模块以及光电探测器；
光源向调制模块输出光载波信号，调制模块对输入的光载波信号进行偏振、隔离及微波调制后，输出已调制的光载波信号，已调制的光载波信号经光环形器正向传输至偏振光耦合延时模块进行延时控制，偏振光耦合延时模块输出两路偏振面相正交的偏振光到法拉第旋光反射模块，在法拉第旋光反射模块的作用下，两路相互正交的入射光从法拉第旋光反射模块反射回偏振光耦合延时模块，经过偏振光耦合延时模块进行延时和分波控制后，再次入射到光环形器，由光环形器入射到光电探测器，光电探测器将反射波进行光电转换和放大后输出延时微波信号，完成光载无线电的调制。
2.根据权利要求1所述的光载无线电控制模块，其特征在于：所述法拉第旋光反射模块的反射波偏振面与入射到法拉第旋光反射模块的偏振光偏振面旋转90°，两路反射波的偏振面仍保持相互正交，且分别与各自的入射波偏振面正交。
3.根据权利要求1所述的光载无线电控制模块，其特征在于：所述的调制模块和光环形器设有偶数个。
4.根据权利要求1所述的光载无线电控制模块，其特征在于：所述调制模块由偏振控制器、反向隔离器及调制器串联而成。
5.根据权利要求1所述的光载无线电控制模块，其特征在于：所述光源通过保偏光纤与调制模块相连。
6.根据权利要求1所述的光载无线电控制模块，其特征在于：所述光源为双波长光源。
7.根据权利要求1所述的光载无线电控制模块，其特征在于：偏振光耦合延时模块为偏振光光电耦合器。
8.根据权利要求1所述的光载无线电控制模块，其特征在于：在法拉第旋光反射模块中设有法拉第旋光反射镜。
9.根据权利要求1或8所述的光载无线电控制模块，其特征在于：法拉第旋光反射模块为法拉第旋光器。
10.一种光载无线电互相关检测系统，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的光载无线电控制模块、功率分配模块、正交检相模块A、正交检相模块B以及系统测量软件模块；
功率分配模块设有四个信号输出端，其中两个信号输出端与光载无线电控制模块的信号输入端相连，另外两个信号输出端分别与正交检相模块A、正交检相模块B相连，光载无线电控制模块的信号输出端分别与正交检相模块A、正交检相模块B相连，正交检相模块A和正交检相模块B均与系统测量软件模块相连；
待测源经过功率分配模块后将信号分为四路，两路信号输入光载无线电控制模块，另两路输入正交检相模块A和正交检相模块B，输入光载无线电控制模块的两路信号完成光载无线电调制及鉴频，并形成对称一致且延时长度经过控制的两路微波信号O1及O2；
输入正交检相模块A和正交检相模块B中的两路信号进行正交检相，正交检相模块A完成光载无线电控制模块输出的微波信号O1及功率分配模块输出的输入信号W1的正交、混频、低通滤波，生成互相关信号C1；正交检相模块B完成光载无线电控制模块输出的微波信号O2及功率分配模块输出的输入信号W2正交、混频、低通滤波，生成互相关信号C2；
将互相关信号C1和C2输入系统测量软件模块，通过系统测量软件模块完成对正交检相模块正交反馈控制及对输入系统测量软件模块的互相关信号C1和C2进行互相关相位噪声功率谱估算及测量参数设置。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201110 |