CN112929087B - 镜频抑制混频传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种镜频抑制混频传输方法及装置，该装置包括：远程端，包括：宽谱光产生模块，用于产生光谱整形的线偏宽谱光信号；射频调制模块，与宽谱光产生模块连接，利用接收的待混频射频信号对线偏宽谱光信号进行调制，得到由偏振态正交且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号；以及中心站，通过单模光纤接收偏振复用信号并输出混频信号，包括：本振调制模块，用于实现本振信号对偏振复用信号中光载波的调制，得到偏振态正交的射频已调光信号和本振已调光信号；以及光电探测模块，与本振调制模块连接，用于将偏振态正交的的射频已调光信号和本振已调光信号投射至同一偏振方向并完成光电转换，输出镜频抑制混频信号。

Description

镜频抑制混频传输方法及装置

技术领域

本公开涉及微波光子技术领域，尤其涉及一种镜频抑制混频传输方法及装置。

背景技术

微波下变频器是雷达、电子对抗、无线通信、卫星载荷等微波系统的重要组成部分。在信号下变频时，镜频干扰下变频信号频率与有用的射频信号下变频信号频率相同，无法通过滤波方式滤除，需要借助其他手段实现镜频干扰抑制。近年来，由于具备大带宽、免于电磁干扰、可与光载射频系统融合等优势，微波光子镜频抑制混频器获得了广泛的研究和关注。

微波光子镜频抑制混频器主要通过两种方式实现。一种是相位消除方式，即将利用90°微波电桥、微波光子移相器、90°光混频器等方式获得的一对正交混频信号通过90度微波电桥耦合，两路需要的中频信号同相而两路镜频干扰下变频信号反相，在电域干涉后实现镜频抑制。这类方案依赖两路信号幅度与相位的严格匹配，对两路信号光域及电域路径的不平衡度较为敏感。另一种是滤波方式，即在电域或光域直接滤除镜频信号，实现镜频干扰抑制。然而，电滤波器的可调谐性、法布里-珀罗结构或基于希尔伯特变换的光滤波器的滚降特性会限制系统的工作频率范围，基于受激布里渊散射效应的方案则需要额外的宽带微波源，增加了系统的成本和复杂度。

由此，如何有效实现覆盖宽频率范围的镜频抑制混频是亟待解决的技术课题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种镜频抑制混频传输方法及装置，以缓解现有技术中大多为利用同一调制器实现射频信号与本振信号的调制，不利于实现中心化的信号处理及简化的远程端结构；或基本依赖单边带调制、或幅度不平衡的双边带调制实现镜频干扰抑制，需要光滤波器、90度微波电桥或借助受激布里渊散射效应，不仅增加系统复杂度，还会影响系统工作频率范围和稳定度等技术问题。

(二)技术方案

本公开的一个方面，提供一种镜频抑制混频传输装置，包括：

远程端，其包括：宽谱光产生模块，用于产生经过光谱整形的线偏宽谱光信号；以及射频调制模块，与所述宽谱光产生模块连接，用于实现远程端接收到的待混频射频信号对所述线偏宽谱光信号的电光调制，得到分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号；以及

中心站，通过单模光纤接收所述偏振复用信号并输出混频信号，所述中心站包括：本振调制模块，用于实现本振信号对所述偏振复用信号中的光载波的电光调制，从而得到分别位于正交偏振态上的射频已调光信号和本振已调光信号；以及光电探测模块，与所述本振调制模块连接，用于将所述分别位于正交偏振态上的射频已调光信号和本振已调光信号投射至同一偏振方向，并完成光电转换，输出镜频抑制混频信号。

在本公开实施例中，所述宽谱光产生模块包括：

一宽谱光源，用于产生宽谱光信号；

一光谱整形单元，与所述宽谱光源连接，用于对所述宽谱光源产生的光信号进行光谱整形得到整形宽谱光信号；以及

第一检偏器，与所述光谱整形单元连接，用于将所述整形宽谱光信号转换为线偏宽谱光信号。

在本公开实施例中，所述射频调制模块包括：

偏振控制器，与所述第一检偏器相连，用于调整线偏宽谱光信号的偏振角度；

偏振调制器，用于实现远程端接收到的待混频射频信号对所述线偏宽谱光信号的电光调制，获得分别位于两个正交偏振态上的光载波和一阶射频调制边带；以及

一偏振分复用模拟器，通过偏振控制器与所述偏振调制器相连，用于在两个正交的偏振方向间引入延时差，在所述偏振控制器的作用下使得所述光载波及一阶射频调制边带的偏振方向分别与偏振分复用模拟器的两个主轴对准，得到分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号。

在本公开实施例中，所述本振调制模块包括：

偏振控制器，通过单模光纤与所述射频调制模块相连，用于调整所述分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号的偏振角度；

光环行器，与所述偏振控制器相连，用于传导光信号；

宽带微波源，用于发出本振信号；以及

Sagnac环，与所述光环行器及所述宽带微波源相连，所述Sagnac环包括偏振分束器，偏振控制器，偏振控制器，以及一电光调制器，其中，所述偏振分束器两端分别通过偏振控制器与一电光调制器的两端相连；所述Sagnac环用于实现本振信号对偏振复用信号中的光载波的电光调制，获得偏振态正交的射频已调光信号和本振已调光信号。

在本公开实施例中，所述光电探测模块包括：

偏振控制器，与所述光环行器相连，用于改变偏振复用信号中射频已调信号与本振已调信号间的相位差；

第二检偏器，与所述偏振控制器相连，用于将所述偏振态正交的射频已调光信号和本振已调光信号投射到一个偏振方向上；以及

光电探测器，与所述第二检偏器相连，用于将投射到一个偏振方向上的射频已调光信号和本振已调光信号转换为电信号，完成镜频抑制混频输出。

在本公开实施例中，所述偏振控制器用于改变偏振复用信号中射频已调信号与本振已调信号间的相位差，并控制所述两个偏振态与所述第二检偏器主轴的夹角呈45°，以获得较高的转换效率。

在本公开实施例中，所述射频调制模块包括：

一光耦合器，用于将线偏宽谱光信号分为两路输出；

一电光调制器，通过偏振控制器与所述光耦合器的一输出端相连，用于实现远程端接收到的待混频射频信号对所述线偏宽谱光信号的电光调制，获得载波抑制状态下的射频已调光信号；

一可调光延迟线，与所述光耦合器的另一输出端相连，用于调节所述线偏宽谱光信号的延时，获得延时后的未经调制的光载波，并使光载波与所述载波抑制状态下的射频已调光信号间存在延时差；以及

偏振合束器，其一输入端通过偏振控制器与所述电光调制器相连，其另一输入端通过偏振控制器与所述可调光延迟线相连，用于实现所述未经调制的光载波和所述射频已调光信号的合束，得到分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号。

在本公开实施例中，所述本振调制模块包括：

偏振控制器，通过单模光纤与所述射频调制模块相连，用于调整所述分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波的偏振角度；

宽带微波源，用于发出本振信号；以及

偏振相关铌酸锂相位调制器，与所述偏振控制器和所述宽带微波源相连，用于实现本振信号对光载波的电光调制，获得分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和本振已调光信号。

在本公开实施例中，所述电光调制器为马赫曾德调制器。

本公开的另一方面，还提供一种镜频抑制混频传输方法，采用以上任一项所述的镜频抑制混频传输装置进行镜频抑制混频传输，所述方法包括：

操作S1：通过接收到的待混频射频信号对线偏宽谱光信号进行电光调制，得到分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号；

操作S2：接收所述偏振复用信号，通过本振信号对所述偏振复用信号中的光载波进行调制，从而得到分别位于正交偏振态上的射频已调光信号和本振已调光信号；以及

操作S3：将所述分别位于正交偏振态上的射频已调光信号和本振已调光信号投射至同一偏振方向，并完成光电转换，输出镜频抑制混频信号。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开镜频抑制混频传输方法及装置至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)可同时实现射频信号的镜频抑制混频和传输，且不受光纤色散导致的功率衰耗影响，可与光载射频系统兼容；

(2)射频信号与本振信号能够分别在远程端和中心站实现电光调制，且无需额外的光电转换或电光转换过程，可实现中心化的信号处理和远程端结构的简化；

(3)仅需通过双边带调制即可实现镜频抑制，相较于基于单边带或幅度不平衡双边带调制的方案，其产生不需要90°微波电桥，也不需要借助受激布里渊散射效应，大大降低了系统复杂度，提升了工作频率范围。

附图说明

图1为本公开实施例的镜频抑制混频传输装置的组成结构示意图。

图2为本公开实施例的镜频抑制混频传输装置一个实施例的组成结构示意图。

图3A是图2中偏振调制器输出信号频谱示意图，图3B是图2中偏振分复用模拟器输出信号频谱示意图，图3C是图2中光环行器输出的信号频谱示意图，图3D是图2中进入光电探测器前的信号频谱示意图

图4为图2所示本公开实施例实现镜频抑制混频时射频产生中频信号及镜频产生中频信号的时域波形示意图。

图5A为图2所示本公开实施例实现镜频抑制混频时射频产生中频信号的频谱示意图。

图5B为图2所示本公开实施例实现镜频抑制混频时镜频产生中频信号的频谱示意图。

图6为图2所示本公开实施例实现混频信号移相时混频信号的时域波形示意图。

图7为图2所示本公开实施例实现不同频率射频信号混频时系统幅频响应示意图。

图8为本公开另一个实施例的镜频抑制混频传输装置的组成结构示意图。

图9为本公开实施例的镜频抑制混频传输方法的流程示意图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

201-自发辐射光源；

202-可编程光处理器；

203-第一检偏器；

204-偏振控制器；

205-偏振调制器；

206-偏振分复用模拟器；

207-单模光纤；

208-光环行器；

209-偏振分束器；

210-马赫曾德调制器；

211-宽带微波源；

212-第二检偏器；

213-光电探测器；

214-光耦合器；

215-可调光延迟线；

216-偏振合束器；

217-偏振相关铌酸锂相位调制器。

具体实施方式

本公开提供了一种镜频抑制混频传输方法及装置，通过远程端接收的射频信号对光谱整形后的宽谱光信号进行电光调制，产生分别位于两个正交偏振态上的射频已调光信号和光载波，并在两个偏振态间引入延时差；将射频已调光信号和光载波通过单模光纤由远程端传输至中心站，利用本振信号对光载波进行电光调制，对于射频已调光信号则不进行本振信号的调制，产生偏振态正交的本振已调光信号和射频已调光信号；将偏振态正交的已调光信号投射至同一偏振方向并完成光电转换，得到镜频抑制混频信号。本公开可同时实现射频信号的镜频抑制混频和抗色散传输，具备系统结构简单、工作频率范围宽等优势。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

在本公开实施例中，提供一种镜频抑制混频传输方法，如图9所示，所述方法，包括：

操作S1：通过接收到的待混频射频信号对线偏宽谱光信号进行电光调制，得到分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号；

操作S2：接收所述偏振复用信号，通过本振信号对所述偏振复用信号中的光载波进行调制，从而得到分别位于正交偏振态上的射频已调光信号和本振已调光信号；

操作S3：将所述分别位于正交偏振态上的射频已调光信号和本振已调光信号投射至同一偏振方向，并完成光电转换，输出镜频抑制混频信号。

操作S1中，还包括产生宽谱光信号，并对所述宽谱光源产生的光信号进行光谱整形得到整形宽谱光信号；所述整形后的宽谱光信号的谱形，为高斯型。

在本公开实施例中，通过调节射频已调光信号和光载波间的延时差，能够实现不同频率射频信号的镜频抑制混频。通过在分别位于正交偏振态上的射频已调光信号和本振已调光信号引入相位差，实现混频信号移相。

在本公开实施例中，还提供一种镜频抑制混频传输装置，用于执行上述镜频抑制混频传输方法，结合图1和图2所示，所述装置，包括：

远程端，其包括：

宽谱光产生模块，用于产生经过光谱整形的线偏宽谱光信号，以及

射频调制模块，与所述宽谱光产生模块连接，用于实现远程端接收到的待混频射频信号对所述线偏宽谱光信号的电光调制，得到分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号；以及

中心站，通过单模光纤与所述远程端相连并接收所述偏振复用信号，所述中心站包括：

本振调制模块，用于实现本振信号对所述偏振复用信号中的光载波的电光调制，从而得到分别位于正交偏振态上的射频已调光信号和本振已调光信号；

光电探测模块，与所述本振调制模块连接，用于将所述分别位于正交偏振态上的射频已调光信号和本振已调光信号投射至同一偏振方向，并完成光电转换，输出镜频抑制混频信号。

从而，根据待混频的射频信号的频率调节远程端射频已调光信号与光载波间的延时差，可实现不同频率射频信号的镜频抑制混频。

在本公开实施例中，结合图1、图2所示，所述宽谱光产生模块包括：

一宽谱光源，用于产生宽谱光信号；

一光谱整形单元，与所述宽谱光源连接，用于对所述宽谱光源产生的光信号进行光谱整形得到整形宽谱光信号；以及

第一检偏器，与所述光谱整形单元连接，用于将所述整形宽谱光信号转换为线偏宽谱光信号；

所述宽谱光源可以采用自发辐射光源或超辐射发光二极管光源，在本公开实施例中，如图2所示，所述宽谱光源为自发辐射光源201；

所述整形后的宽谱光信号的谱形，为高斯型；

所述光谱整形单元可以采用可编程光处理器，如图2、图8所示，所述光谱整形单元为可编程光处理器202；

在以上实施例中，所述自发辐射光源201产生的宽谱光通过可编程光处理器202输入第一检偏器203中，得到经过光谱整形的线偏宽谱光，该信号频域光场E_A(Ω)可以视作随机变量，其统计特性可表示为：

其中，N(Ω)为该宽谱光的单边功率谱密度，Ω为光波角频率。该表达式说明，该信号在宽范围内存在连续分布的频率成分，且不同频率成分的光源之间互相不相干，因而不同频率成分及其调制边带间相互差拍对微波信号输出无贡献。

在本实施例中，如图2所示，所述射频调制模块包括：

偏振控制器204，与所述第一检偏器203相连，用于调整线偏宽谱光信号的偏振角度；

偏振调制器205，用于实现远程端接收到的待混频射频信号对所述线偏宽谱光信号的电光调制，获得分别位于两个正交偏振态上的光载波和一阶射频调制边带；以及

一偏振分复用模拟器206，通过偏振控制器204与所述偏振调制器205相连，用于在两个正交的偏振方向间引入延时差，在所述偏振控制器204的作用下使得所述光载波及一阶射频调制边带的偏振方向分别与偏振分复用模拟器的两个主轴对准，得到分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号。

其中，所述偏振分复用模拟器206引入的所述射频已调光信号与光载波间的延时差，等于所述射频信号角频率与单模光纤色散值的乘积，用于实现不同频率射频信号的镜频抑制混频。

在本实施例中，偏振调制器205作为一种特殊的相位调制器，分布于x，y两个主轴上的入射光将被外加电场以相反的调制系数进行相位调制。偏振控制器204用于使线偏宽谱光偏振方向与x主轴夹角呈45°，此时，在小信号条件下，调制器输出的光场可表示为：

其中，Ω为光波角频率，E_x(Ω)为沿偏振调制器x主轴方向线偏的射频已调光信号的频域光场，E_y(Ω)为沿偏振调制器y主轴方向线偏的射频已调光信号的频域光场，E_y(Ω)与E_x(Ω)的偏振态正交，E_A(Ω)为经过光谱整形的线偏宽谱光信号的频域光场，j为虚数单位，ω_RF为待混频射频信号的角频率，J₀和J₁分别为零阶和一阶贝塞尔函数。β_RF为射频信号调制系数，β_RF＝πV_RF/V_π，其中V_RF和V_π分别为射频信号幅度和调制器半波电压。由式(2)可以看出，在与x主轴夹角分别呈45°和-45°的方向上，可以分别得到线偏的光载波和一阶射频边带，即：

所述偏振分复用模拟器206由一个偏振分束器、一个偏振合束器和一个可调光延迟线构成，可以在两个正交的偏振方向间引入延时差。调整偏振控制器204，使光载波及一阶边带的偏振方向分别与偏振分复用模拟器206的两个主轴对准。输出的偏振复用信号通过单模光纤207进行传输，传输至另一端的中心站，该偏振复用信号光场E_SMF(Ω)可表示为：

其中，ΔT为偏振分复用模拟器206引入的光载波与一阶射频边带间的延时差，H_SMF(Ω)则为单模光纤207的相位传输函数，可以表示为：

其中，Ω_C为宽谱光的中心角频率，β₀是与光纤材料相关的常数，β₁为真延时，β₂为角频率Ω_C附近的总色散量。

在本实施例中，所述本振调制模块包括：

偏振控制器204，通过单模光纤207与所述射频调制模块相连，用于调整由远程端通过单模光纤传输至中心站的，包含分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波的偏振复用信号的偏振角度；

光环行器208，与所述偏振控制器204相连，用于将所述偏振控制器输出的偏振复用信号传输至Sagnac环，并将所述Sagnac环输出的偏振态正交的射频已调光信号和本振已调光信号传输至光电探测模块；

宽带微波源211，用于发出本振信号；以及

Sagnac(萨格纳克)环，与所述光环行器208及所述宽带微波源211相连，所述Sagnac环包括偏振分束器209，偏振控制器204，偏振控制器204，以及一电光调制器，其中，所述偏振分束器209两端分别通过偏振控制器204与一电光调制器的两端相连，所述Sagnac环用于实现本振信号对偏振复用信号中的光载波的电光调制，获得偏振态正交的射频已调光信号和本振已调光信号；

其中，仅沿Sagnac环顺时针方向传输的光载波可被本振信号调制，从而获得与射频已调光信号偏振态正交的本振已调光信号。

在本实施例中，所述电光调制器为马赫曾德调制器210；

在本实施例的所述Sagnac环中，顺时针方向传输的光信号会被马赫曾德调制器210调制，而由于宽带微波源发出的微波信号(本振信号)与光信号间的速度失配，逆时针方向传输的信号则不会被调制。调节偏振控制器204，使光载波和一阶边带的偏振方向与位于环内的偏振分束器209的两个主轴对准，则仅有光载波会被所述本振信号调制。此外，偏振控制器204用于使光载波的偏振方向与马赫曾德调制器210中前集成的检偏器对准，其与偏振控制器204联合将环内传输光信号的偏振方向旋转90°，确保环内信号通过偏振分束器209。偏振复用信号中分别沿顺、逆时针传输的信号通过光环形器输出，当马赫曾德调制器210处于正交传输点时，可分别表示为：

其中，E_CW(Ω)为沿Sagnac环顺时针方向传输的经过本振信号调制的信号频域光场，E_CCW(Ω)为沿Sagnac环逆时针方向传输的未经本振信号调制的信号频域光场，ω_LO为本振信号的角频率，β_LO为本振信号调制系数。

在本实施例中，所述光电探测模块包括：

偏振控制器204，与所述光环行器208相连，用于改变偏振复用信号中射频已调信号与本振已调信号间的相位差，并控制所述两个偏振态与所述第二检偏器主轴的夹角呈45°，以获得较高的转换效率；

第二检偏器212，与所述偏振控制器204相连，用于将所述偏振态正交的射频已调光信号和本振已调光信号投射到一个偏振方向上；

光电探测器213，与所述第二检偏器212相连，用于将投射到一个偏振方向上的射频已调光信号和本振已调光信号转换为电信号，完成镜频抑制混频输出。

本振调制模块输出的射频已调信号与本振已调信号通过偏振控制器204后，输出的偏振复用信号表示为：

其中，E_PC(Ω)为偏振控制器输出的偏振复用信号的频域光场，θ为偏振控制器引入的两偏振态正交的光信号间的相位差，α为偏振态旋转角度。旋转后两信号偏振方向与第二检偏器212主轴夹角均呈45°，以获得较高的混频转换效率。此时进入光电探测器213的信号可表示为：

其中，E_PD(Ω)为进入光电探测器的信号频域光场；

最终混频后的光电流中角频率等于混频过程中输出的中频信号角频率ω_IF，即射频信号角频率ω_RF与本振信号角频率ω_LO之差的成分可表示为：

其中，i_RF(ω_IF)为射频信号下变频输出的中频信号，H_b(ω)是指本振调制模块不加本振信号，且远程端两偏振复用信号延时差为零时，系统的传输响应。该响应为一基带响应，其表达式形式与整形后宽谱光信号功率谱密度的傅里叶变换类似，为：

由式(9)可以看出，单模光纤207色散影响混频信号的相位而非幅度，因而本公开镜频抑制混频传输装置不受色散导致功率衰耗的影响，可与光载射频系统兼容。

图3A至图3D为该实施例工作过程中一个光频率分量在图2中所示的各节点(①②③④)的频谱示意图，其中图3A是偏振调制器205输出信号频谱示意图，图3B是偏振分复用模拟器206输出信号频谱示意图，图3C是光环行器208输出的信号频谱示意图，图3D是进入光电探测器213前的信号频谱示意图。

当远程端接收到的待混频信号中包含镜频干扰时，镜频干扰下变频后对应的中频成分为：

由式(9)和式(11)可以看出，本公开镜频抑制混频传输装置等效于在系统前端级联了单通带滤波器，待混频信号通过滤波器后再与本振信号混频。因而通过调谐延时差及光谱宽度控制滤波器中心频率及带宽，使有用射频信号位于通带中心而镜频干扰位于阻带，即可实现镜频干扰抑制。以射频信号频率为18GHz、本振信号频率为17.5GHz、镜频信号频率为17GHz为例，射频信号与镜频信号各自产生的混频信号时域波形如图4所示，对应频谱请参阅图5A和图5B，镜频信号对应的中频信号将被抑制。

注意到，本公开镜频抑制混频传输装置具有混频信号移相功能。通过调节偏振控制器204，改变偏振复用信号中射频已调信号与本振已调信号间的相位差，即可实现混频信号相位控制。以18GHz射频信号及17.5GHz本振信号为例，装置输出频率为500MHz的下变频信号，其移相45°、135°、225°、315°时的时域波形图如图6所示。值得注意的是，本公开镜频抑制混频传输装置可实现360°全范围相位连续可调谐。

对于射频信号频率改变的情况，调节偏振分复用模拟器206引入的时延差ΔT，使其等于射频信号角频率与单模光纤207色散值的乘积，即可移动滤波响应中心频率于对应射频频率处，实现混频输出。图7为依据射频信号频率调节延时差后，不加本振信号时系统的幅频响应。其中心频率变换范围为2～18GHz，可实现对应频率射频信号的下变频；其形状为高斯型，与高斯型的光谱形状相对应。由于本公开镜频抑制混频传输装置未采用基于90°微波电桥或光滤波器等装置的单边带调制格式，因而具有较大的工作频率范围。

在本公开另一实施例中，本公开提供的镜频抑制混频传输装置如图8所示，所述射频调制模块包括：

一光耦合器214，用于将线偏宽谱光信号分为两路输出，其中一输出端与偏振控制器连接，另一输出端与可调光延迟线连接；

一电光调制器，通过偏振控制器204与所述光耦合器214的一输出端相连，用于实现远程端接收到的待混频射频信号对所述线偏宽谱光信号的电光调制，获得载波抑制状态下的射频已调光信号；

一可调光延迟线215，与所述光耦合器214的另一输出端相连，用于调节所述线偏宽谱光信号的延时，获得延时后的未经调制的光载波，并使光载波与所述载波抑制状态下的射频已调光信号间存在延时差；以及

偏振合束器216，其一输入端通过偏振控制器204与所述电光调制器相连，其另一输入端通过偏振控制器204与所述可调光延迟线215相连，用于实现所述未经调制的光载波和所述射频已调光信号的合束，得到分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号。

其中，上路用于获得载波抑制射频已调信号，下路用于将与之偏振态正交的光载波延时；所述可调光延迟线215引入的所述射频已调光信号与光载波间的延时差，等于所述射频信号角频率与单模光纤色散值的乘积，用于实现不同频率射频信号的镜频抑制混频。

在上述实施例中，所述电光调制器为马赫曾德调制器210；

在本实施例中，如图8所示，所述本振调制模块包括：

偏振控制器204，通过单模光纤207与所述射频调制模块相连，用于调整由远程端通过单模光纤传输至中心站的，分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波的偏振角度；

宽带微波源211，用于发出本振信号；

偏振相关铌酸锂相位调制器217，与所述偏振控制器204和所述宽带微波源211相连，用于实现本振信号对光载波的电光调制，获得分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和本振已调光信号；

所述偏振相关铌酸锂相位调制器217对平行于y轴的光信号可以进行有效地调制，对于x轴分量调制系数则较小，调节偏振控制器204使射频已调边带与光载波的偏振方向分别与x轴和y轴对准，即可获得偏振态正交的射频已调光信号和本振已调光信号。

本实施例其余部分，例如宽谱光产生模块和光电探测模块的配置、原理和功能与上一实施例基本相同，在此不再赘述。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开镜频抑制混频传输方法及装置有了清楚的认识。

综上所述，本公开提供了一种镜频抑制混频传输方法及装置，通过射频调制模块利用远程端接收到的射频信号对宽谱光产生模块输出的经过光谱整形的线偏宽谱光信号进行电光调制，产生分别位于两个正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波；利用单模光纤将偏振复用信号由远程端传输至中心站，并通过本振调制模块实现本振信号对光载波的调制，对射频已调信号则不进行本振信号的调制，产生偏振态正交的本振已调光信号和射频已调光信号；利用光电转换模块将已调光信号投射至同一偏振方向并完成光电转换，输出镜频抑制混频信号。根据待混频的射频信号的频率调节远程端射频已调光信号与光载波间的延时差，可实现不同频率射频信号的镜频抑制混频。本公开可同时实现射频信号的镜频抑制混频和抗色散传输，具备系统结构简单、工作频率范围大等优势。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种镜频抑制混频传输装置，包括：

远程端，其包括：

宽谱光产生模块，用于产生经过光谱整形的线偏宽谱光信号；以及

射频调制模块，与所述宽谱光产生模块连接，用于实现远程端接收到的待混频射频信号对所述线偏宽谱光信号的电光调制，得到分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号；以及

中心站，通过单模光纤接收所述偏振复用信号并输出混频信号，所述中心站包括：

本振调制模块，用于实现本振信号对所述偏振复用信号中的光载波的电光调制，从而得到分别位于正交偏振态上的射频已调光信号和本振已调光信号；以及

光电探测模块，与所述本振调制模块连接，用于将所述分别位于正交偏振态上的射频已调光信号和本振已调光信号投射至同一偏振方向，并完成光电转换，输出镜频抑制混频信号；

所述射频调制模块包括：

偏振控制器，与第一检偏器相连，用于调整线偏宽谱光信号的偏振角度；

偏振调制器，用于实现远程端接收到的待混频射频信号对所述线偏宽谱光信号的电光调制，获得分别位于两个正交偏振态上的光载波和一阶射频调制边带；以及

一偏振分复用模拟器，通过偏振控制器与所述偏振调制器相连，用于在两个正交的偏振方向间引入延时差，在所述偏振控制器的作用下使得所述光载波及一阶射频调制边带的偏振方向分别与偏振分复用模拟器的两个主轴对准，得到分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号。

2.根据权利要求1所述的镜频抑制混频传输装置，所述宽谱光产生模块包括：

一宽谱光源，用于产生宽谱光信号；

一光谱整形单元，与所述宽谱光源连接，用于对所述宽谱光源产生的光信号进行光谱整形得到整形宽谱光信号；以及

第一检偏器，与所述光谱整形单元连接，用于将所述整形宽谱光信号转换为线偏宽谱光信号。

3.根据权利要求1所述的镜频抑制混频传输装置，所述本振调制模块包括：

偏振控制器，通过单模光纤与所述射频调制模块相连，用于调整所述分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号的偏振角度；

光环行器，与所述偏振控制器相连，用于传导光信号；

宽带微波源，用于发出本振信号；以及

Sagnac环，与所述光环行器及所述宽带微波源相连，所述Sagnac环包括偏振分束器，两个偏振控制器，以及一电光调制器，其中，所述偏振分束器两端分别通过偏振控制器与一电光调制器的两端相连；所述Sagnac环用于实现本振信号对偏振复用信号中的光载波的电光调制，获得偏振态正交的射频已调光信号和本振已调光信号。

4.根据权利要求1所述的镜频抑制混频传输装置，所述光电探测模块包括：

偏振控制器，与光环行器相连，用于改变偏振复用信号中射频已调信号与本振已调信号间的相位差；

第二检偏器，与所述偏振控制器相连，用于将偏振态正交的射频已调光信号和本振已调光信号投射到一个偏振方向上；以及

光电探测器，与所述第二检偏器相连，用于将投射到一个偏振方向上的射频已调光信号和本振已调光信号转换为电信号，完成镜频抑制混频输出。

5.根据权利要求4所述的镜频抑制混频传输装置，所述偏振控制器用于改变偏振复用信号中射频已调信号与本振已调信号间的相位差，并控制两个偏振态与所述第二检偏器的主轴的夹角呈45°，以获得较高的转换效率。

6.根据权利要求1所述的镜频抑制混频传输装置，所述射频调制模块包括：

一光耦合器，用于将线偏宽谱光信号分为两路输出；

一电光调制器，通过偏振控制器与所述光耦合器的一输出端相连，用于实现远程端接收到的待混频射频信号对所述线偏宽谱光信号的电光调制，获得载波抑制状态下的射频已调光信号；

一可调光延迟线，与所述光耦合器的另一输出端相连，用于调节所述线偏宽谱光信号的延时，获得延时后的未经调制的光载波，并使光载波与所述载波抑制状态下的射频已调光信号间存在延时差；以及

偏振合束器，其一输入端通过偏振控制器与所述电光调制器相连，其另一输入端通过偏振控制器与所述可调光延迟线相连，用于实现所述未经调制的光载波和所述射频已调光信号的合束，得到分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号。

7.根据权利要求1所述的镜频抑制混频传输装置，所述本振调制模块包括：

偏振控制器，通过单模光纤与所述射频调制模块相连，用于调整所述分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波的偏振角度；

宽带微波源，用于发出本振信号；以及

偏振相关铌酸锂相位调制器，与所述偏振控制器和所述宽带微波源相连，用于实现本振信号对光载波的电光调制，获得分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和本振已调光信号。

8.根据权利要求3或6所述的镜频抑制混频传输装置，所述电光调制器为马赫曾德调制器。

9.一种镜频抑制混频传输方法，采用权利要求1-8任一项所述的镜频抑制混频传输装置进行镜频抑制混频传输，所述方法包括：

操作S1：通过接收到的待混频射频信号对线偏宽谱光信号进行电光调制，得到分别位于正交偏振态上且延时不同的射频已调光信号和未经调制的光载波组成的偏振复用信号；

操作S2：接收所述偏振复用信号，通过本振信号对所述偏振复用信号中的光载波进行调制，从而得到分别位于正交偏振态上的射频已调光信号和本振已调光信号；以及

操作S3：将所述分别位于正交偏振态上的射频已调光信号和本振已调光信号投射至同一偏振方向，并完成光电转换，输出镜频抑制混频信号。

Images