CN113132015B - 一种用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法 - Google Patents

一种用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法，所述光学射频信道化实现方法包括：定义fBW为期待的信道带宽，f1为待处理RF信号的最小频率，f2为待处理RF信号的最大频率；根据待处理的f1、f2和fBW配置所需要的信号光频率梳的梳齿间隔FSRsignal和本振光频率梳的梳齿间隔FSRlocal，配置公式为：FSRsignal＝2(f1+f2)‑2fBW,FSRlocal＝FSRsignal/2±fBW。采用该方法设计的光学射频信道化系统中，光梳的梳齿间隔和周期性滤波器的采样频率能够进一步降低。同时，本发明为基于光梳双调制边带的射频信道化方案设计提供了更多可能的选择。

Description

一种用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法
技术领域
本发明属于光通信领域，尤其是一种用于射频信道化的用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法。
背景技术
随着多频段、大带宽、可灵活配置的发展需求，作为核心部分的射频(RF)处理系统需要具有频段透明、工作带宽大、可对不同工作频段的射频信号进行信道化及同时变频等能力。目前主要采用电学方法将接收到的射频信号进行信道化接收、变频及传输等处理。射频信号的信道化工作带宽限制在GHz以下；同一结构一般不能兼容不同频段，即不具有频段透明性；多路信号同时变频引入交调失真降低系统动态范围；不同功能射频前端的信道接收、变频和传输通道彼此独立，难以满足多频段多功能一体化需求。专利CN102638302B 公开了一种基于相干光频率梳的信道化宽带多频测量系统，用于准确测量射频频率。
进一步地，专利CN201910508861.3公开了一种基于光梳双调制边带的射频信道化方法及实现装置，不但能够解决原有技术中只用了单个边带造成能量利用率不高的问题，还能够减小本振光梳的梳齿间隔，以及信号光梳的梳齿数量。在该专利的权利要求书中限定的信号光梳梳齿间隔为FSRsignal＝2f1+2f2+2fBW、本振梳齿的间隔为FSRlocal＝f1+f2+2fBW或者 FSRlocal＝f1+f2。但是，该技术方案还是存在光频率梳的梳齿间隔较大，实现难度和生产成本较高的问题。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法，采用该方法设计的光学射频信道化系统中，光梳的梳齿间隔和周期性滤波器的采样频率能够进一步降低。同时，本发明为基于光梳双调制边带的射频信道化方案设计提供了更多可能的选择。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法，所述光学射频信道化实现方法包括：定义fBW为期待的信道带宽，f1为待处理RF信号的最小频率，f2为待处理RF信号的最大频率；根据待处理的f1、f2和fBW配置所需要的信号光频率梳的梳齿间隔FSRsignal和本振光频率梳的梳齿间隔FSRlocal，配置公式为：FSRsignal＝2(f1+f2)-2fBW,FSRlocal＝FSRsignal/2±fBW。
根据一个优选的实施方式，宽带射频信号经电光调制器加载到信号光频率梳上，每根梳齿均产生上、下两个调制边带，将这些边带按照频率由低到高的顺序编号为边带1、2、3、…2M；各载波边带通过周期为1/FSRlocal、3dB带宽为fBW的周期性滤波器后，形成周期为1/FSRlocal、 3dB带宽为fBW的光学信道；定义总信道数为2M，其中，信道1为f1～f1+fBW频段的射频信号，信道2为f1+fBW～f1+2fBW频段的射频信号，依次地，信道2M为f2-fBW～f2频段的射频信号；
将上述光学信道与周期为1/FSRlocal的本振光梳进行相干拍频，并通过周期为1/FSRlocal的波分复用器将上述信道物理分离，经光电探测器后转化成窄带射频信号。
根据一个优选的实施方式，载波边带中的奇数边带用于采集所有偶数信道，采集顺序为 2M、2M-2、…、2；载波边带中偶数边带用于采集所有奇数信道，采集顺序为1、3、5…2M-1。
根据一个优选的实施方式，当信号光频率梳第1根梳齿的下边带采第2M个信道，第2根梳齿的下边带采第2M-2个信道，同时，信号光频率梳第1根梳齿的上边带采第1个信道，第 2根梳齿的上边带采第3个信道，直至覆盖所有信道。
根据一个优选的实施方式，根据信号光频率梳第1根梳齿的下、上边带分别采样到RF 信号的第2M个信道和第1个信道，则有：
f1-(-f2)＝FSRlocal，即FSRlocal＝f1+f2
又根据第2根梳齿的下边带采样到RF信号的第2M-2信道，则有：
FSRsignal-f2+2fBW-f1＝FSRlocal，即FSRsignal＝2(f1+f2)-2fBW。
根据一个优选的实施方式，当信号光频率梳第1根梳齿的上边带采第2M个信道，第2根梳齿的上边带采第2M-2个信道…同时，第2根梳齿的下边带采第1个信道，第3根梳齿的上边带采第3个信道…直至覆盖所有信道。
根据一个优选的实施方式，根据信号光频率梳第1根梳齿的上边带、第2根梳齿的下边带分别采样到RF信号的第2M个信道和第1个信道，则有：
(-f1-fBW)-(-FSRsignal+f2-fBW)＝FSRlocal，即FSRsignal＝FSRlocal+f1+f2
又要求第2根梳齿的上边带采样到RF信号的第2M-2信道，则有：
(f2-3fBW)-(-f1-fBW)＝FSRlocal，即FSRlocal＝f1+f2-2fBW
从而推出：FSRsignal＝2(f1+f2)-2fBW。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本发明的有益效果：本发明提出的方法继承了专利一种基于光梳双调制边带的射频信道化方法及实现装置(专利号：CN201910508861.3)中对信号光梳的双边带进行连续采样，能够减少信号光梳的梳齿数量，克服了光梳及其边带浪费的问题，并有以下发明效果：
由于提出了配置公式：FSRsignal＝2(f1+f2)-2fBW，能够进一步减小信号光梳的梳齿间隔，缓解了以往方法中信号光梳梳齿间隔较大，实现难度较大的问题。
由于提出了配置公式：FSRlocal＝f1+f2-2fBW，能够进一步减小本振光梳的梳齿间隔，缓解了以往方法中本振光梳梳齿间隔较大，实现难度较大的问题。
由于提出了一种用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法，克服了以往方法在使用双边带采样时梳齿间隔选择范围太小的问题，能够根据需要从更多的可能中进行选择。
附图说明
图1是本发明方法中射频信号待划分的信道序列示意图；
图2是本发明方法中基于光梳双调制边带的宽带信道化处理框图；
图3是FSRsignal＝2(f1+f2)-2fBW，FSRlocal＝f1+f2时的信道化处理频域示意图；
图4 是FSRsignal＝2(f1+f2)-2fBW，FSRlocal＝f1+f2-2fBW时的信道化处理频域示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。
本发明公开了一种用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法。射频信号经电光调制器加载到信号光梳上，形成的调制边带如图1中的(a)部分所示。对于2M个待分离的信道，至少需要2M个载波边带。将这些边带按照频率由低到高的顺序编号为边带1、2、3、…2M。
根据本发明提出的方法计算信号光梳和本振光梳/周期性滤波器的信道间隔，可以实现对宽带RF信号的信道化处理。
即：可以保证周期为1/FSRlocal的周期性光滤波器连续采集到信号光梳的上下两个边带。再辅以周期为1/FSRlocal的本振光梳、信道频率间隔等于FSRlocal的信道分离模块就可以完成各信道的物理分离。
定义fBW为期待的信道带宽，f1为待处理RF信号的最小频率，f2为待处理RF信号的最大频率。
图1中(a)部分的载波边带通过周期为1/FSRlocal、3dB带宽为fBW的周期性滤波器后，在频域上可以表征为图1中(b)部分。为了便于描述，图1中的(b)部分将滤波后的效果画成了理想的矩形。这些周期为1/FSRlocal、3dB带宽为fBW的信道可以通过周期为1/FSRlocal的波分复用器实现物理分离，并可与周期为1/FSRlocal的本振光梳进行相干拍差处理，经光电探测器后转化成窄带射频信号。由于FSRlocal在实现信道切割和分离时的上述作用，本发明中也会将FSRlocal称为采样频率。
图2所示为射频信号待划分的信道序列示意图，其中，定义总信道数为2M，信道1对应f1～f1+fBW频段的射频信号，信道2对应f1+fBW～f1+2fBW频段的射频信号，依次地，信道2M对应f2-fBW～f2频段的射频信号。
在本方法中，载波边带1、3、5…等奇数边带用于采集所有偶数信道，采集顺序为2M、2M-2、…、2；而载波边带2、4、6等偶数边带用于采集所有奇数信道，采集顺序为1、3、5…2M-1。
根据待处理的f1、f2和fBW设置所需要的信号光频率梳的梳齿间隔FSRsignal和本振光频率梳的梳齿间隔FSRlocal，配置公式为：FSRsignal＝2(f1+f2)-2fBW,FSRlocal＝FSRsignal/2±fBW。具体可分为两种情况：
公式1：FSRsignal＝2(f1+f2)-2fBW,FSRlocal＝f1+f2
公式2：FSRsignal＝2(f1+f2)-2fBW,FSRlocal＝f1+f2-2fBW。
分别对照图3和图4阐述公式1和公式2的实施实例。
实施实例：
下面以对11～13GHz信号按照0.5GHz的带宽进行信道化为例展开分析。即f1＝11GHz、 f2＝13GHz、fBW＝0.5GHz。根据公式1和公式2分别计算出的FSRsignal和FSRlocal分别为： (47GHz，24GHz)和(47GHz，23GHz)。
当FSRsignal＝47GHz、FSRlocal＝24GHz时，根据图3所示，需要2根信号光梳，从四个边带采集到的信道分别为：(13GHz-12.5GHz)、(11GHz-11.5GHz)、(12GHz-11.5GHz)、 (12GHz-12.5GHz)。
当FSRsignal＝47GHz、FSRlocal＝23GHz时，根据图3所示，需要3根信号光梳，从四个边带采集到的信道分别为：(12.5GHz-13GHz)、(11.5GHz-11GHz)、(11.5GHz-12GHz)、(12.5GHz-12GHz)。
从实施例可以看出，当信道数为偶数时，根据上述公式计算信号光梳的梳齿间隔FSRsignal和采样间隔FSRlocal，能够实现对宽带射频信号的信道化。并且在前期专利的基础上能够进一步降低梳齿间隔和采样间隔。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法，其特征在于，所述光学射频信道化实现方法包括：
定义fBW为期待的信道带宽，f1为待处理RF信号的最小频率，f2为待处理RF信号的最大频率；
根据待处理的f1、f2和fBW配置所需要的信号光频率梳的梳齿间隔FSRsignal和本振光频率梳的梳齿间隔FSRlocal，配置公式为：FSRsignal＝2(f1+f2)-2fBW,FSRlocal＝FSRsignal/2±fBW；
宽带射频信号经电光调制器加载到信号光频率梳上，每根梳齿均产生上、下两个调制边带，将这些边带按照频率由低到高的顺序编号为边带1、2、3、…2M；
各载波边带通过周期为1/FSRlocal、3dB带宽为fBW的周期性滤波器后，形成周期为1/FSRlocal、3dB带宽为fBW的周期性光信号；
将上述周期性光信号与周期为1/FSRlocal的本振光梳进行相干拍频，并通过周期为1/FSRlocal的波分复用器将上述信道物理分离，经光电探测器后转化成窄带射频信号。
2.如权利要求1所述的用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法，其特征在于，定义总信道数为2M，其中，信道1对应f1～f1+fBW频段的射频信号，信道2对应f1+fBW～f1+2fBW频段的射频信号，依次地，信道2M对应f2-fBW～f2频段的射频信号；载波边带中的奇数边带用于采集所有偶数信道，采集顺序为2M、2M-2、…、2；载波边带中偶数边带用于采集所有奇数信道，采集顺序为1、3、5…2M-1。
3.如权利要求2所述的用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法，其特征在于，
当信号光频率梳第1根梳齿的下边带采第2M个信道时，第2根光梳齿的下边带采第2M-2个信道，同时，信号光频率梳第1根光梳齿的上边带采第1个信道，第2根光梳齿的上边带采第3个信道，直至覆盖所有信道。
4.如权利要求3所述的用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法，其特征在于，
本振光频率梳的梳齿间隔设计为FSRlocal＝f1+f2；
信号光频率梳的梳齿间隔设计为FSRsignal＝2(f1+f2)-2fBW。
5.如权利要求2所述的用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法，其特征在于，
当信号光频率梳第1根梳齿的上边带采第2M个信道，第2根光梳齿的上边带采第2M-2个信道…同时，信号光频率梳第2根光梳齿的下边带采第1个信道，第3根光梳齿的下边带采第3个信道…直至覆盖所有信道。
6.如权利要求5所述的用于偶数个射频信道的光学射频信道化实现方法，其特征在于，
本振光频率梳的梳齿间隔设计为FSRlocal＝f1+f2-2fBW；
信号光频率梳的梳齿间隔设计为FSRsignal＝2(f1+f2)-2fBW。
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