CN112904281B - 多频段任意相位编码信号产生装置及方法 - Google Patents

多频段任意相位编码信号产生装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种多频段任意相位编码信号产生装置，包括：光源，用于输出光载波；第一光电调制模块，用于将微波信号加载到光载波上，通过调节加载于第一光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生多阶单边带光信号；第二光电调制模块，用于将编码信号加载到光载波上，通过调节加载于第二光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生编码调制光信号；掺铒光纤放大器，用于将信号放大；偏振控制器和起偏器，用于调节编码调制光信号和多阶单边带光信号的偏振态，得到合成光信号；光电探测器，用于将合成光信号进行光电转换，得到多频段任意相位编码微波信号。本公开提供的装置可得到无背景噪声的多频段任意相位编码的微波信号，并且能够实现一点对多点的长距离抗色散光纤传输。

Description

多频段任意相位编码信号产生装置及方法
技术领域
本公开涉及微波光子学技术领域，尤其涉及一种多频段任意相位编码信号产生装置及方法。
背景技术
多频段相位编码信号可以提高目标识别、映射和跟踪的分辨率和灵敏度，并降低在不利条件下错误检测的风险。近年来，多频段雷达凭借其优秀的抗电磁干扰性引起了关注。
目前，现有的多频段相位编码信号产生方法只能执行二进制相位编码，同时，由于存在附加基带调制信号，会导致与其他通信频段相互串扰。另外，在雷达网络中，中心站中生成的雷达波形需要在发射前通过光纤传输到不同的基站，在光纤传输过程中，光纤色散可能会引起信号功率衰减，从而导致雷达信号在不同的载波频率和传输距离上产生周期性功率波动。因此，需要建立一种能够实现无背景噪声的多频带任意相位编码微波信号的产生和抗色散传输的光学系统。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种多频段任意相位编码信号产生装置及方法，以解决上述问题。
本公开的一个方面提供了一种多频段任意相位编码信号产生装置，包括：光源，用于输出光载波；第一光电调制模块，用于将微波信号加载到所述光载波上，通过调节加载于所述第一光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生多阶单边带光信号；第二光电调制模块，用于将编码信号加载到所述光载波上，通过调节加载于所述第二光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生编码调制光信号，其中，所述编码调制光信号与所述多阶单边带光信号的偏振态正交；掺铒光纤放大器，用于将所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号进行放大处理；偏振控制器和起偏器，用于调节所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的偏振态，得到所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的合成光信号；光电探测器，用于将所述合成光信号进行光电转换，得到多频段任意相位编码微波信号。
可选地，所述第一光电调制模块包括：微波源，用于产生微波信号；宽带移相器，用于调制所述微波信号相移量，产生两个存在预设相位差的微波信号；上部双平行马赫曾德尔调制器，包括第一马赫曾德尔调制器和第二马赫曾德尔调制器，用于将所述两个存在预设相位差的微波信号分别加载于所述光载波上，并对加载所述两个存在预设相位差的微波信号的光载波分别进行调制，以产生所述多阶单边带光信号；第一三通道直流电压源，分别与所述第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器和上部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏压输入端口连接，分别用于调节所述第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器和上部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压，使所述上部双平行马赫曾德尔调制器产生预设阶数的多阶单边带光信号。
可选地，所述第二光电调制模块包括：任意波形发生器，用于产生前置编码信号；功分器，用于将所述前置编码信号等分为两个相同的编码信号；下部双平行马赫曾德尔调制器，包括第三马赫曾德尔调制器和第四马赫曾德尔调制器，用于将所述两个相同的编码信号分别加载于所述光载波上，并对加载所述两个相同的编码信号的光载波分别进行调制，得到所述编码调制光信号；第二三通道直流电压源，分别与所述第三马赫曾德尔调制器、第四马赫曾德尔调制器和下部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏压输入端口连接，分别用于调节所述第三马赫曾德尔调制器、第四马赫曾德尔调制器和下部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压，使所述下部双平行马赫曾德尔调制器产生所述编码调制光信号；90°偏振旋转器，用于旋转所述编码调制光信号的偏振态，使所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号位于正交偏振态。
本公开另一方面提供了一种多频段任意相位编码信号产生方法，应用于如第一方面所述的装置，包括：产生光载波，并将所述光载波分别输入第一光电调制模块和第二光电调制模块；所述第一光电调制模块将微波信号加载到所述光载波上，通过调节加载于所述第一光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生多阶单边带光信号；所述第二光电调制模块将编码信号加载到所述光载波上，通过调节加载于所述第二光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生编码调制光信号，其中，所述编码调制光信号与所述多阶单边带光信号的偏振态正交；将所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号进行放大处理；调节所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的偏振态，得到所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的合成光信号；将所述合成光信号进行光电转换，得到多频段任意相位编码微波信号。
可选地，所述第一光电调制模块将微波信号加载到所述光载波上，通过调节加载于所述第一光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生多阶单边带光信号包括：通过微波源产生微波信号；通过宽带移相器调制所述微波信号的相移量，产生两个存在预设相位差的微波信号，并分别输入第一马赫曾德尔调制器和第二马赫曾德尔调制器，使所述两个存在预设相位差的微波信号加载于所述光载波上；基于预设的所述多阶单边带光信号的阶数，分别调节第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器和上部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压，实现对加载所述两个存在预设相位差的微波信号的光载波的偶阶抑制调制或奇阶抑制调制，得到所述多阶单边带光信号。
可选地，所述基于预设的所述多阶单边带光信号的阶数，分别调节第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器和上部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压，实现对加载所述两个存在预设相位差的微波信号的光载波的偶阶抑制调制或奇阶抑制调制包括：当所述多阶单边带光信号为多个奇数阶单边带光信号时，将所述第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器的直流偏置电压设置为最低偏置点，实现偶阶抑制调制，将所述上部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压设置为线性偏置点，实现多个奇数阶单边带光信号的产生；当所述多阶单边带光信号为多个偶数阶单边带光信号时，将所述第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器的直流偏置电压设置为最高偏置点，实现奇阶抑制调制，将所述上部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压的偏置相移设置为-π/3，实现多个偶数阶单边带光信号的产生。
可选地，所述方法还包括：当所述多阶单边带光信号为多个偶数阶单边带光信号时，通过调节所述微波信号的功率，消除奇阶抑制调制得到的光信号中的光载波
可选地，所述第二光电调制模块将编码信号加载到所述光载波上，通过调节加载于所述第二光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生编码调制光信号，其中，所述编码调制光信号与所述多阶单边带光信号的偏振态正交，包括：通过任意发生器产生前置编码信号；通过功分器将所述前置编码信号等分为两个相同的编码信号，并将所述两个相同的编码信号分别输入第三马赫曾德尔调制器和第四马赫曾德尔调制器，使所述两个相同的编码信号加载于所述光载波上；分别调节第三马赫曾德尔调制器、第四马赫曾德尔调制器和下部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压，使所述下部双平行马赫曾德尔调制器根据所述编码信号的格式和幅值对所述光载波进行等效的相位调制，产生所述编码调制光信号。
可选地，所述第三马赫曾德尔调制器、第四马赫曾德尔调制器和下部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压的调节包括：将所述第三马赫曾德尔调制器的直流偏置电压设置为最高偏置点，将所述第四马赫曾德尔调制器的直流偏置电压设置为最小偏置点，将所述下部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压设置为最高偏置点。
可选地，所述调节所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的偏振态，得到所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的合成光信号包括：将所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的偏振方向各调整45°，使所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的偏振方向调整为同一方向，得到所述合成光信号。
在本公开实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
利用x偏振态的上部双平行马赫曾德尔调制器实现光波的边带调制，调节宽带移相器4相位，当其为90°时，可输出+1，-3，+5，-7...等奇数阶单边带光信号，当其为60°时，可输出+2和-4偶数阶单边带光信号，输出的多阶单边带光信号消除了光载波，因此在传输中不会引入背景噪声；利用y偏振态的下部双平行马赫曾德尔调制器将前置编码信号加载到光载波上，实现等效的相位调制，得到编码调制光信号；多阶单边带光信号和编码调制光信号经光纤传输后，由偏振控制器调节信号偏振态，并通过偏振片实现x和y两个偏振态的合成，实现偏振调制到强度调制的转换，经光电探测器探测拍频后，转换为相位编码的微波信号，该微波信号为无背景噪声的多频段任意相位编码信号，具有抗色散的特性。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
图1示意性示出了本公开实施例提供的一种多频段任意相位编码信号产生装置的示意图；
图2示意性示出了本公开实施例提供的上部双平行马赫曾德尔调制器和下部上部双平行马赫曾德尔调制器的结构示意图；
图3示意性示出了本公开实施例提供的+1，-3奇数阶单边带光信号的光谱变化示意图；
图4示意性示出了本公开实施例提供的+2，-4阶单边带光信号的光谱变化示意图；
图5示意性示出了本公开实施例提供的1和3倍载频任意相位编码信号光纤传输下的光谱和频谱变化示意图；
图6示意性示出了本公开实施例提供的2和4倍载频任意相位编码信号光纤传输下的光谱和频谱变化示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
图1示意性示出了本公开实施例提供的一种多频段任意相位编码信号产生装置的示意图。
如图1所示，本公开实施例提供了一种多频段任意相位编码信号产生装置，包括：光源1，第一光电调制模块(如图1中上方虚线框内图像所示)，第二光电调制模块(如图1中下方虚线框内图像所示)，掺铒光纤放大器9，偏振控制器11和起偏器12，光电探测器13。
光源1，用于输出光载波。
第一光电调制模块，用于将微波信号加载到所述光载波上，通过调节加载于所述第一光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生多阶单边带光信号。
第二光电调制模块，用于将编码信号加载到所述光载波上，通过调节加载于所述第二光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生编码调制光信号，其中，所述编码调制光信号与所述多阶单边带光信号的偏振态正交。
掺铒光纤放大器9，用于将所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号进行放大处理。
偏振控制器11和起偏器12，用于调节所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的偏振态，得到所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的合成光信号。
光电探测器13，用于将所述合成光信号进行光电转换，得到多频段任意相位编码微波信号。
基于该多频段任意相位编码信号产生装置，可产生x偏振态的+1，-3，+5，-7...等奇数阶单边带光信号或+2和-4偶数阶单边带光信号，同时可产生y偏振态的编码调制光信号，通过偏振控制器11调节信号偏振态，并通过偏振片实现x和y两个偏振态的合成，实现偏振调制到强度调制的转换，经光电探测器13探测拍频后，可产生无背景噪声的多频段任意相位编码信号，该信号具有抗色散的特性。
需要说明的是，图1中的10表示长光纤，用于实验验证经该装置产生的信号具有抗色散的特性，具体验证在下文中将有描述。
如图1所示，所述第一光电调制模块包括：微波源3，宽带移相器4，上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM，第一三通道直流电压源7。其中，微波源3，用于产生微波信号；宽带移相器4，用于调制微波信号相移量，产生两个存在预设相位差的微波信号；上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM，包括第一马赫曾德尔调制器MZM1和第二马赫曾德尔调制器MZM2(参考图2)，用于将两个存在预设相位差的微波信号分别加载于光载波上，并对加载两个存在预设相位差的微波信号的光载波分别进行调制，以产生多阶单边带光信号；第一三通道直流电压源7，分别与第一马赫曾德尔调制器MZM1、第二马赫曾德尔调制器MZM2和上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM的直流偏压输入端口连接(参考图2)，分别用于调节第一马赫曾德尔调制器MZM1、第二马赫曾德尔调制器MZM2和上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM的直流偏置电压，使上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM产生预设阶数的多阶单边带光信号。
如图1所示，第二光电调制模块包括：任意波形发生器5，功分器6，下部双平行马赫曾德尔调制器，第二三通道直流电压源8。其中，任意波形发生器5，用于产生前置编码信号；功分器6，用于将前置编码信号等分为两个相同的编码信号；下部双平行马赫曾德尔调制器y-DPMZM，包括第三马赫曾德尔调制器MZM3和第四马赫曾德尔调制器MZM4(参考图2)，用于将两个相同的编码信号分别加载于光载波上，并对加载两个相同的编码信号的光载波分别进行调制，得到编码调制光信号；第二三通道直流电压源8，分别与第三马赫曾德尔调制器MZM3、第四马赫曾德尔调制器MZM4和下部双平行马赫曾德尔调制器y-DPMZM的直流偏压输入端口连接，分别用于调节第三马赫曾德尔调制器MZM3、第四马赫曾德尔调制器MZM4和下部双平行马赫曾德尔调制器y-DPMZM的直流偏置电压，使下部双平行马赫曾德尔调制器产生编码调制光信号；90°偏振旋转器，用于旋转编码调制光信号的偏振态，使编码调制光信号和多阶单边带光信号位于正交偏振态。
图2示意性示出了本公开实施例提供的上部双平行马赫曾德尔调制器和下部上部双平行马赫曾德尔调制器的结构示意图。
如图2所示，上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM和下部双平行马赫曾德尔调制器y-DPMZM各由2个单马赫曾德尔调制器组成，其中，MZM1和MZM2组成上部双平行马赫曾德尔调制器，MZM3和MZM4组成下部双平行马赫曾德尔调制器，由于90°偏振旋转器的作用，使上下两个双平行马赫曾德尔调制器的偏振态垂直，上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM和下部上部双平行马赫曾德尔调制器y-DPMZM共同构成了双平行双偏振马赫曾德尔调制器2。
如图1、2所示，该装置具体的连接方式为：光源1输出端接入双平行双偏振马赫曾德尔调制器2的光输入端，双平行双偏振马赫曾德尔调制器2的射频信号输入端RF1与宽带移相器4的输出端i相连，射频信号输入端RF2与宽带移相器4输出端ii相连，任意信号产生器5的输出端与功分器6的输入端相连，射频信号输入端RF3与功分器6输出端iii相连，射频信号输入端RF4与功分器6输出端iv相连。两个三通道电压源7和8分别接入双平行双偏振马赫曾德尔调制器2的直流偏置电压的输入端口，即第一三通道直流电压源7的输出端口①接直流偏置电压输入端口①，第一三通道直流电压源7的输出端口②接入直流偏置电压输入端口②，第一三通道直流电压源7的输出端口③接直流偏置电压输入端口③；第二三通道直流电压源8的输出端口④接入直流偏置电压输入端口④，第二三通道直流电压源8的输出端口⑤接直流偏置电压输入端口⑤，第二三通道直流电压源8的输出端口⑥接直流偏置电压输入端口⑥。双平行双偏振马赫曾德尔调制器2的输出端与掺铒光纤放大器9的输入端相连。
基于本公开提供的一种多频段任意相位编码信号产生装置，本公开还提供了相应的多频段任意相位编码信号产生方法，包括步骤S110～160。
S110，产生光载波，并将光载波分别输入第一光电调制模块和第二光电调制模块。
S120，第一光电调制模块将微波信号加载到光载波上，通过调节加载于第一光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生多阶单边带光信号。
具体的，步骤S120包括S121～S123。
S121，通过微波源3产生微波信号。
S122，通过宽带移相器4调制微波信号的相移量，产生两个存在预设相位差的微波信号，并分别输入第一马赫曾德尔调制器MZM1和第二马赫曾德尔调制器MZM2，使两个存在预设相位差的微波信号加载于光载波上。
S123，基于预设的多阶单边带光信号的阶数，分别调节第一马赫曾德尔调制器MZM1、第二马赫曾德尔调制器MZM2和上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM的直流偏置电压，实现对加载两个存在预设相位差的微波信号的光载波的偶阶抑制调制或奇阶抑制调制，得到多阶单边带光信号。
其中，在步骤S123中，根据实际应用所需的单边带光信号的频段，通过调节第一马赫曾德尔调制器MZM1、第二马赫曾德尔调制器MZM2和上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM的直流偏置电压，得到对应的多阶单边带光信号，具体包括：
当多阶单边带光信号为多个奇数阶(包括+1、-3、+5和-7阶等)单边带光信号时，将第一马赫曾德尔调制器MZM1、第二马赫曾德尔调制器MZM2的直流偏置电压设置为最低偏置点，实现偶阶抑制调制，将上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM的直流偏置电压设置为线性偏置点，产生多个奇数阶单边带光信号；
当多阶单边带光信号为多个偶数阶(包括0、+2和-4阶)单边带光信号时，将第一马赫曾德尔调制器MZM1、第二马赫曾德尔调制器MZM2的直流偏置电压设置为最高偏置点，实现奇阶抑制调制，将上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM的直流偏置电压的偏置相移设置为-π/3，产生多个偶数阶单边带光信号。
当多阶单边带光信号为多个偶数阶单边带光信号时，还通过调节微波信号的功率，消除奇阶抑制调制得到的光信号中的光载波，实现偶阶阶单边带光信号产生，可避免背景噪声的产生。
需要说明的是，当多阶单边带光信号为多个奇数阶单边带光信号时，由于进行偶阶抑制调制，产生多个奇数阶单边带光信号中已消除了光载波，在后续信号传输中，不会产生背景噪声。
S130，第二光电调制模块将编码信号加载到光载波上，通过调节加载于第二光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生编码调制光信号，其中，编码调制光信号与多阶单边带光信号的偏振态正交。
具体的，步骤S130包括步骤S131～S133。
S131，通过任意发生器5产生前置编码信号。
S132，通过功分器6将前置编码信号等分为两个相同的编码信号，并将两个相同的编码信号分别输入第三马赫曾德尔调制器MZM3和第四马赫曾德尔调制器MZM4，使两个相同的编码信号加载于光载波上。
S133，分别调节第三马赫曾德尔调制器MZM3、第四马赫曾德尔调制器MZM4和下部双平行马赫曾德尔调制器y-DPMZM的直流偏置电压，使下部双平行马赫曾德尔调制器y-DPMZM根据编码信号的格式和幅值对光载波上进行等效的相位调制，产生编码调制光信号。
具体的，第三马赫曾德尔调制器MZM3、第四马赫曾德尔调制器MZM4和下部双平行马赫曾德尔调制器y-DPMZM的直流偏置电压包括：
将第三马赫曾德尔调制器MZM3的直流偏置电压设置为最高偏置点，将第四马赫曾德尔调制器MZM4的直流偏置电压设置为最小偏置点，将下部双平行马赫曾德尔调制器y-DPMZM的直流偏置电压设置为最高偏置点。
S140，将编码调制光信号和多阶单边带光信号进行放大处理。
S150，调节编码调制光信号和多阶单边带光信号的偏振态，得到编码调制光信号和多阶单边带光信号的合成光信号。
在本公开实施例中，通过偏振控制器11和偏振片调节编码调制光信号和多阶单边带光信号的偏振态，具体包括：
将编码调制光信号和多阶单边带光信号的偏振方向各调整45°，使编码调制光信号和多阶单边带光信号的偏振方向调整为同一方向，得到合成光信号。
S160，将合成光信号进行光电转换，得到。
在本公开实施例中，由于所述编码调制光信号中的光载波实现了与所述编码信号等效的相位调制，当编码调制光信号和多阶单边带光信号的合成光信号被光电探测器探测到后，拍频产生与编码信号编码对应的多频段任意相位编码微波信号。
下面将具体结合实际例子对本公开提供的方法进行详细说明。
图3示意性示出了本公开实施例提供的+1，-3奇数阶单边带光信号的光谱变化示意图。
如图3所示，以输出+1，-3阶光边带为例，其具体的调制信号加载方式及偏置电压设置如下：宽带移相器4的相移量为90°，其输入端接微波源3的输出端，其一输出端相移量为0°，与马赫曾德尔调制器MZM1的射频端口RF1相连，其另一输出端相移量为90°，与马赫曾德尔调制器MZM2的射频端口RF2相连。通过调节直流偏置电压①和②，使MZM1和MZM2均工作在最低偏置点，即实现偶阶抑制调制，同时，上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM的主直流偏置电压③设置为线性偏置点，最终上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM实现+1，-3阶单边带光信号输出。
图4示意性示出了本公开实施例提供的+2，-4阶单边带光信号的光谱变化示意图。
如图4所示，其具体的调制信号加载方式及偏置电压设置如下：宽带移相器4的相移量为60°，其输入端接微波源3的输出端，其一输出端相移量为0°，与马赫曾德尔调制器MZM1的射频端口RF1相连，其另一60°相移输出端与马赫曾德尔调制器MZM2的射频端口RF2相连。通过调节直流偏置电压①和②，使MZM1和MZM2均工作在最高偏置点，即实现奇阶抑制调制，同时，上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM的主直流偏置电压③引入的偏置相移设置为-π/3，调节所加载的射频信号功率，使其满足一阶贝塞尔函数值为0，实现光载波的消除，最终上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM即可实现+2，-4阶单边带光信号输出。
在上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM产生多阶单边带光信号的同时，下部双平行马赫曾德尔调制器y-DPMZM产生编码调制光信号。具体的，任意信号产生器5的输出端与功分器6的输入端相连，马赫曾德尔调制器MZM3的射频信号输入端RF3与功分器6输出端iii相连，设置直流偏置电压④使MZM3工作在最大传输点，马赫曾德尔调制器MZM4的射频信号输入端RF4与功分器6输出端iv相连，设置直流偏置电压⑤使MZM4工作在最小传输点，再设置下部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压⑥，使y-DPMZM工作在最大点，即y-DPMZM可实现等效的相位调制，使得y偏振态上光载波仅相位被调制。
图5示意性示出了本公开实施例提供的1和3倍载频任意相位编码信号光纤传输下的光谱和频谱变化示意图。
如图5所示，当上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM输出+1、-3阶光边带时，与下部双平行马赫曾德尔调制器y-DPMZM产生的编码调制光信号合束后，形成1和3倍载频任意相位编码信号输出，经长距离光纤10传输后，光纤色散会给光信号引入相移，-3阶光信号引入相移+1阶光信号引入相移/>编码调制光信号引入相移/>编码调制光信号与+1、-3阶阶光信号偏振态垂直，经过偏振控制器11和起偏器12合成后偏振态相同，再经光电探测器13实现光电转换，即可产生无背景噪声的多频段任意相位编码微波信号。其中，参考图3，在+1、-3阶光边带产生过程中，已将光载波消除，因此不存在背景噪声；长距离光纤引入的色散相移完全转换到所得的微波信号相位上而不是幅值上，因此，从光电探测器13输出的微波信号的幅值不会随着信号载频和传输距离发生变化，从而实现了多频段任意相位编码微波信号的抗色散传输技术。
图6示意性示出了本公开实施例提供的2和4倍载频任意相位编码信号光纤传输下的光谱和频谱变化示意图。
如图6所示，当上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM输出+2、-4阶光边带时，与下部双平行马赫曾德尔调制器y-DPMZM产生的编码调制光信号合束后，经长距离光纤10传输，光纤色散会给光信号引入相移，-4阶光信号引入相移+2阶光信号引入相移/>相位编码光载波引入相移/>编码调制光信号与+2、-4阶光信号偏振态垂直，经过偏振控制器11和起偏器12合成后偏振态相同，经光电探测器13实现光电转换，即可产生无背景噪声的多频段任意相位编码微波信号。其中，参考图4，由于+2、-4阶光信号经上部双平行马赫曾德尔调制器x-DPMZM输出时，已消除光载波，因此不存在背景噪声；长距离光纤引入的色散相移完全转换到所得的微波信号相位上而不是幅值上，因此，从光电探测器13输出的微波信号的幅值不会随着信号载频和传输距离发生变化，从而实现了多频段任意相位编码微波信号的抗色散传输技术。
本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (5)

1.一种多频段任意相位编码信号产生装置，其特征在于，包括：
光源，用于输出光载波；
第一光电调制模块，用于将微波信号加载到所述光载波上，通过调节加载于所述第一光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生多阶单边带光信号；
第二光电调制模块，用于将编码信号加载到所述光载波上，通过调节加载于所述第二光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生编码调制光信号，其中，所述编码调制光信号与所述多阶单边带光信号的偏振态正交；
掺铒光纤放大器，用于将所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号进行放大处理；
偏振控制器和起偏器，用于调节所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的偏振态，得到所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的合成光信号；
光电探测器，用于将所述合成光信号进行光电转换，得到多频段任意相位编码微波信号；
所述第一光电调制模块包括：
微波源，用于产生微波信号；
宽带移相器，用于调制所述微波信号相移量，产生两个存在预设相位差的微波信号；
上部双平行马赫曾德尔调制器，包括第一马赫曾德尔调制器和第二马赫曾德尔调制器，用于将所述两个存在预设相位差的微波信号分别加载于所述光载波上，并对加载所述两个存在预设相位差的微波信号的光载波分别进行调制，以产生所述多阶单边带光信号；
第一三通道直流电压源，分别与所述第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器和上部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏压输入端口连接，分别用于调节所述第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器和上部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压，使所述上部双平行马赫曾德尔调制器产生预设阶数的多阶单边带光信号；
所述第二光电调制模块包括：
任意波形发生器，用于产生前置编码信号；
功分器，用于将所述前置编码信号等分为两个相同的编码信号；
下部双平行马赫曾德尔调制器，包括第三马赫曾德尔调制器和第四马赫曾德尔调制器，用于将所述两个相同的编码信号分别加载于所述光载波上，并对加载所述两个相同的编码信号的光载波分别进行调制，得到所述编码调制光信号；
第二三通道直流电压源，分别与所述第三马赫曾德尔调制器、第四马赫曾德尔调制器和下部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏压输入端口连接，分别用于调节所述第三马赫曾德尔调制器、第四马赫曾德尔调制和下部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压，使所述下部双平行马赫曾德尔调制器产生所述编码调制光信号；
90°偏振旋转器，用于旋转所述编码调制光信号的偏振态，使所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号位于正交偏振态。
2.一种多频段任意相位编码信号产生方法，应用于如权利要求1所述的装置，其特征在于，包括：
产生光载波，并将所述光载波分别输入第一光电调制模块和第二光电调制模块；
所述第一光电调制模块将微波信号加载到所述光载波上，通过调节加载于所述第一光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生多阶单边带光信号；
所述第二光电调制模块将编码信号加载到所述光载波上，通过调节加载于所述第二光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生编码调制光信号，其中，所述编码调制光信号与所述多阶单边带光信号的偏振态正交；
将所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号进行放大处理；
调节所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的偏振态，得到所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的合成信号；
将所述合成光信号进行光电转换，得到多频段任意相位编码微波信号；
所述第一光电调制模块将微波信号加载到所述光载波上，通过调节加载于所述第一光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生多阶单边带光信号包括：
通过微波源产生微波信号；
通过宽带移相器调制所述微波信号的相移量，产生两个存在预设相位差的微波信号，并分别输入第一马赫曾德尔调制器和第二马赫曾德尔调制器，使所述两个存在预设相位差的微波信号加载于所述光载波上；
基于预设的所述多阶单边带光信号的阶数，分别调节第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器和上部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压，实现对加载所述两个存在预设相位差的微波信号的光载波的偶阶抑制调制或奇阶抑制调制，得到所述多阶单边带光信号；
所述第二光电调制模块将编码信号加载到所述光载波上，通过调节加载于所述第二光电调制模块上的多个直流偏置电压，产生编码调制光信号，其中，所述编码调制光信号与所述多阶单边带光信号的偏振态正交，包括：
通过任意发生器产生前置编码信号；
通过功分器将所述前置编码信号等分为两个相同的编码信号，并将所述两个相同的编码信号分别输入第三马赫曾德尔调制器和第四马赫曾德尔调制器，使所述两个相同的编码信号加载于所述光载波上；
分别调节第三马赫曾德尔调制器、第四马赫曾德尔调制器和下部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压，使所述下部双平行马赫曾德尔调制器根据所述编码信号的格式和幅值对所述光载波上进行等效的相位调制，产生所述编码调制光信号；
所述第三马赫曾德尔调制器、第四马赫曾德尔调制器和下部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压的调节包括：
将所述第三马赫曾德尔调制器的直流偏置电压设置为最高偏置点，将所述第四马赫曾德尔调制器的直流偏置电压设置为最小偏置点，将所述下部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压设置为最高偏置点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于预设的所述多阶单边带光信号的阶数，分别调节第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器和上部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压，实现对加载所述两个存在预设相位差的微波信号的光载波的偶阶抑制调制或奇阶抑制调制包括：
当所述多阶单边带光信号为多个奇数阶单边带光信号时，将所述第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器的直流偏置电压设置为最低偏置点，实现偶阶抑制调制，将所述上部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压设置为线性偏置点，实现多个奇数阶单边带光信号的产生；
当所述多阶单边带光信号为多个偶数阶单边带光信号时，将所述第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器的直流偏置电压设置为最高偏置点，实现奇阶抑制调制，将所述上部双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置电压的偏置相移设置为-π/3，实现多个偶数阶单边带光信号的产生。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述多阶单边带光信号为多个偶数阶单边带光信号时，通过调节所述微波信号的功率，消除奇阶抑制调制得到的光信号中的光载波。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调节所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的偏振态，得到所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的合成光信号包括：
将所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的偏振方向各调整45°，使所述编码调制光信号和所述多阶单边带光信号的偏振方向调整为同一方向，得到所述合成光信号。
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