CN113507326B - 一种基于光子技术的电/光跳频载波发生器 - Google Patents

Abstract

提供一种基于光子技术的电/光跳频载波发生器，包括激光源、第一偏振控制器、偏振调制器、数字控制信号、第二偏振控制器、光环行器、偏振分束器、第三偏振控制器、第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器、微波调制信号、微波调制信号、检偏器、光电探测器。偏振开关结构用于控制光信号的偏振状态；萨格纳克环结构用于对不同偏振态的光信号进行不同的调制；最终，通过调节偏振开关结构的数字控制信号，可获得电/光跳频载波；此外，通过调节马赫曾德尔调制器的微波调制信号频率，可实现电/光跳频载波的频率灵活调谐。本发明方法控制灵活，结构简单，可应用于雷达、电子战、无线通信系统等重要领域。

Description

一种基于光子技术的电/光跳频载波发生器

技术领域

本发明属于微波光子学、微波信号产生技术领域，具体涉及一种基于光子技术的电/光跳频载波发生器。

背景技术

微波跳频信号在无线通信、雷达探测、电子战等应用场景被广泛使用。然而，由于电子瓶颈的存在，基于传统电学方法产生的跳频带宽(～百MHz)和工作频段(～GHz)有限，要实现高频宽带的微波跳频信号产生则需要多级倍频和变频，极大地增加整个系统的体积、重量、功耗、成本以及带来信号质量的恶化。此外，跳频速率较慢(kHz量级)，即使是性能先进的跳频系统也仅达到10kHz量级。随着技术的进步，这些应用场景迫切希望微波跳频信号能够往高频域、大带宽、超高跳频速率方向拓展，以便进一步提高通信传输容量、提高雷达探测精度以及在电子对抗中提高抗干扰能力和降低被截获概率。因此，研究高频、宽带、超高跳频速率的跳频载波产生器有重要意义和应用价值。

微波光子技术利用光学手段实现微波信号的产生、传输、处理和控制，具有高频、宽带、低传输损耗、抗电磁干扰等优势。就目前的研究进展来看，利用微波光子技术产生跳频载波，其性能指标普遍能达到：跳频带宽：10GHz量级；工作频段：10GHz量级；跳频速率：GHz量级。主要采用的技术方案有以下几种：(1)利用基带编码信号控制电光调制器的工作偏置点来实现开关功能，从而使基带编码信号的不同电平对应整个系统的不同频率输出，得到电跳频载波；(2)利用基带编码信号控制直调激光器输出，得到光跳频载波，再结合光外差法产生电跳频载波；(3)利用基带编码信号控制可调谐滤波器的通带，得到光跳频载波，再结合光外差法实现电跳频载波产生。

上述方案都存在着一定的局限性：方案(1)得到的跳频载波的两个频率具有固定的二倍频关系，无法灵活调谐；方案(2)与方案(3)的信号调制速率、跳频速率、工作带宽等受到直调激光器或可调谐滤波器的限制，且稳定性易受环境影响。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于光子技术的电/光跳频载波发生器，包括激光源1、第一偏振控制器2_a、偏振调制器3、数字控制信号4、第二偏振控制器2_b、光环行器5、偏振分束器6、第三偏振控制器2_c、第一马赫曾德尔调制器7_a、第二马赫曾德尔调制器7_b、微波调制信号8_a、微波调制信号8_b、检偏器9、光电探测器10；其中

激光源1输出端与第一偏振控制器2_a输入端连接；第一偏振控制器2_a输出端与偏振调制器3输入端相连，偏振调制器3输出端与第二偏振控制器2_b输入端连接，三者构成偏振开关结构；第二偏振控制器2_b输出端与光环行器5的输入端连接；光环行器5的第一端口5-1与偏振分束器6的输入端相连接，偏振分束器6的第一输出端6-1与第一马赫曾德尔调制器7_a的输入端相连接，第一马赫曾德尔调制器7_a的输出端与第二马赫曾德尔调制器7_b的输出端相连接；第二马赫曾德尔调制器7_b的输入口与第三偏振控制器2_c输入端相连，第三偏振控制器2_c输出端与偏振分束器6的第二输出端6-2连接；由此，偏振分束器6、第一马赫曾德尔调制器7_a、第二马赫曾德尔调制器7_b共同构成萨格纳克环结构；光环行器5的第二端口5-2与检偏器9输入端相连，检偏器9输出端与光电探测器10输入端连接；

偏振调制器3受到数字控制信号4的驱动；第一马赫曾德尔调制器7_a和第二马赫曾德尔调制器7_b分别受到第一微波调制信号8_a和第二微波调制信号8_b的驱动。

还提供一种基于光子技术的电/光跳频载波发生方法，利用权利要求1所述的基于光子技术的电/光跳频载波发生器，该方法具体如下：

激光源1输出的线偏振光首先进入偏振开关结构；在偏振开关结构里，第一偏振控制器2_a将线偏振光的偏振态旋转45°，使其与偏振调制器3的主轴呈45°夹角；光波随后进入偏振调制器3；偏振调制器3受到数字控制信号4的驱动，对光波中的X与Y偏振方向上的光信号进行相反相位调制，并输出至第二偏振控制器2_b；第二偏振控制器2_b将调制后的光信号的偏振态旋转45°后输出；公式(1)，(2)，(3)分别表示光波在偏振控制器2_a、偏振调制器3和偏振控制器2_b三者的输出端处的光信号表达式：

其中，

为激光源1输出的线偏振光，ω_c表示线偏振光的频率；

和

分别表示偏振X轴向和偏振Y轴向；θ表示数字控制信号4引入的附加相位，其大小受数字控制信号4的幅度所控制；根据公式(3)，当调整θ值时，能够改变偏振X轴向和偏振Y轴向的光波强度和相位，具体如公式(4)所示：

从公式(4)看出，当θ＝0时，光只在偏振Y轴向上输出，相位为0；当

时，光只在偏振X轴向上输出，相位为90°；当

对，光在偏振X轴向和Y轴向上等幅输出，偏振X轴向的光相位比偏振X轴向的光相位大90°；当

时，光在偏振X轴向和Y轴向上等幅输出，偏振X轴向的光相位比偏振X轴向的光相位小90°；用

表示偏振X轴向上的光，用

表示偏振Y轴向上的光，则公式(4)改写为：

接着，偏振开关结构的输出光信号进入光环形器5，然后从光环形器5的第一端口5-1输出，再进入偏振分束器6；偏振X轴向的光从偏振分束器6的第一端口6-1输入萨格纳克环并沿顺时针方向传输，依次经过第一马赫曾德尔调制器7_a、第二马赫曾德尔调制器7_b和第三偏振控制器2_c后，从偏振分束器6的第二端口6-2输出萨格纳克环；偏振Y轴向的光从偏振分束器6的第二端口6-2输入萨格纳克环并沿逆时针方向传输，依次经过第三偏振控制器2_c、第二马赫曾德尔调制器7_b和第一马赫曾德尔调制器7_a后，从偏振分束器6的第一端口6-1输出萨格纳克环；两路输出光合为一路后从光环形器5的第一端口5-1输入，并从光环形器5的第二端口5-2输出；接着便在检偏器9处进行偏振合束；

因为马赫曾德尔调制器的速率失配现象，第一马赫曾德尔调制器7_a只对沿顺时针方向传输的偏振X轴向的光进行有效调制，第二马赫曾德尔调制器7_b只对沿逆时针方向传输的偏振Y轴向的光进行有效调制；第一马赫曾德尔调制器7_a和第二马赫曾德尔调制器7_b皆工作在最小传输点，实现载波抑制双边带调制；根据上述分析，得到检偏器9输出端的光信号表达式为：

其中，J_n()为n阶一类贝塞尔函数；m₁和m₂分别表示第一马赫曾德尔调制器7_a和第二马赫曾德尔调制器7_b的调制指数；ω₁和

和

分别表示第一微波调制信号8_a和第二微波调制信号8_b的频率和相位；

在这里先讨论电跳频载波的产生；通过调节数字控制信号4的幅度，使其在比特‘0’时引入的附加相位θ＝0，在比特‘1’时引入的附加相位

将第一微波调制信号8_a和第二微波调制信号8_b设置为幅度相同、相位相同且为零、频率不同，此时m₁和m₂相等，为了简洁表达，用m统一表示m₁和m₂；则m₁＝m₂＝m，

结合公式(5)和(6)，检偏器9输出端的光信号表达式改写为：

式中用s(t)表示数字控制信号4；检偏器9输出端的光信号经过光电探测器拍频后，输出电信号i(t)如公式(8)所示：

可见，输出信号为频率在ω₁和ω₂之间跳变的电跳频载波，跳频速率与数字控制信号4的比特率一致，跳频载波的两个频率分别为第一微波调制信号8_a和第二微波调制信号8_b的2倍；跳频速率和跳频载波频率可以灵活且独立的调谐；

接着讨论光跳频载波的产生；通过调节数字控制信号4的幅度，使其在比特‘0’时引入附加相位

在比特‘1’时引入附加相位

将第一微波调制信号8_a和第二微波调制信号8_b设置为幅度相同、相位相差90°、频率相同，此时m₁和m₂相等，ω₁和ω₂相等，为了简洁表达，用m统一表示m₁和m₂，用ω统一表示ω₁和ω₂；则m₁＝m₂＝m，

ω₁＝ω₂＝ω；结合公式(5)和(6)，检偏器9输出端的光信号表达式改写为：

可见，输出信号为频率在ω_c+ω和ω_c-ω之间跳变的光跳频载波，跳频速率与数字控制信号4的比特率一致，跳频载波的两个频率受到第一微波调制信号8_a和第二微波调制信号8_b的频率的控制；跳频速率和跳频载波频率可以灵活且独立的调谐。

本发明利用光学方法实现了电/光跳频载波产生。相较于电域方法，该方案具有光学方法的一系列优势，如跳频带宽大、工作频段高、超高跳频速率、抗电磁干扰等；相较于其他光学方案产生跳频载波，该方案通过将偏振开关结构和萨格纳克环结构结合并巧妙调节，实现电/光跳频载波的产生，跳频速率和跳频载波频率可灵活且独立的调谐。另外，由于萨格纳克环结构中相反方向传输的两路光信号经历相同的传输路径，可抵消轻微环境干扰，且无传输时延差，相比于常用的平行结构稳定性更强。因此，本发明在工作于高频域大带宽的无线通信、雷达系统、电子战系统中具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明的电/光跳频载波产生装置结构示意图。

图2(a)、(b)、(c)、(d)分别为6/8GHz电跳频载波的电谱图、时域波形图、时频图以及相干解调波形；

图3(a)、(b)、(c)、(d)分别为光跳频载波下变频后得到的3/7GHz电跳频载波的电谱图、时域波形图、时频图以及相干解调波形；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

一种基于光子技术的电/光跳频载波发生器，如图1所示，包括激光源1、第一偏振控制器2_a、偏振调制器3、数字控制信号4、第二偏振控制器2_b、光环行器5、偏振分束器6、第三偏振控制器2_c、第一马赫曾德尔调制器7_a、第二马赫曾德尔调制器7_b、微波调制信号8_a、微波调制信号8_b、检偏器9、光电探测器10。5-1和5-2分别为光环行器5的第一和第二输出端口，6-1和6-2分别为偏振分束器6的第一和第二输出端口。激光源1输出端与第一偏振控制器2_a输入端连接。第一偏振控制器2_a输出端与偏振调制器3输入端相连，偏振调制器3输出端与第二偏振控制器2_b输入端连接，三者构成偏振开关结构。第二偏振控制器2_b输出端与光环行器5的输入端连接。光环行器5的第一端口5-1与偏振分束器6的输入端相连接，偏振分束器6的第一输出端6-1与第一马赫曾德尔调制器7_a的输入端相连接，第一马赫曾德尔调制器7_a的输出端与第二马赫曾德尔调制器7_b的输出端相连接；第二马赫曾德尔调制器7_b的输入口与第三偏振控制器2_c输入端相连，第三偏振控制器2_c输出端与偏振分束器6的第二输出端6-2连接；由此，偏振分束器6、第一马赫曾德尔调制器7_a、第二马赫曾德尔调制器7_b共同构成萨格纳克环结构。光环行器5的第二端口5-2与检偏器9输入端相连，检偏器9输出端与光电探测器10输入端连接。偏振调制器3受到数字控制信号4的驱动。第一马赫曾德尔调制器7_a和第二马赫曾德尔调制器7_b分别受到第一微波调制信号8_a和第二微波调制信号8_b的驱动。其中，数字控制信号4由常用的数据源提供，微波调制信号由常用的射频信号发生器提供，为本领域技术人员熟知。

激光源1输出的线偏振光首先进入偏振开关结构。在偏振开关结构里，第一偏振控制器2_a将线偏振光的偏振态旋转45°，使其与偏振调制器3的主轴呈45°夹角；光波随后进入偏振调制器3。偏振调制器3受到数字控制信号4的驱动，对光波中的X与Y偏振方向上的光信号进行相反相位调制，并输出至第二偏振控制器2_b；第二偏振控制器2_b将调制后的光信号的偏振态旋转45°后输出。公式(1)，(2)，(3)分别表示光波在偏振控制器2_a、偏振调制器3和偏振控制器2_b三者的输出端处的光信号表达式：

其中，

为激光源1输出的线偏振光，ω_c表示线偏振光的频率；

和

分别表示偏振X轴向和偏振Y轴向；θ表示数字控制信号4引入的附加相位，其大小受数字控制信号4的幅度所控制。根据公式(3)，当调整θ值时，可以改变偏振X轴向和偏振Y轴向的光波强度和相位，具体如公式(4)所示：

从公式(4)可以看出，当θ＝0时，光只在偏振Y轴向上输出，相位为0；当

时，光只在偏振X轴向上输出，相位为90°；当

时，光在偏振X轴向和Y轴向上等幅输出，偏振X轴向的光相位比偏振X轴向的光相位大90°；当

时，光在偏振X轴向和Y轴向上等幅输出，偏振X轴向的光相位比偏振X轴向的光相位小90°。我们用

表示偏振X轴向上的光，用

表示偏振Y轴向上的光，则公式(4)可改写为：

接着，偏振开关结构的输出光信号进入光环形器5，然后从光环形器5的第一端口5-1输出，再进入偏振分束器6。偏振X轴向的光从偏振分束器6的第一端口6-1输入萨格纳克环并沿顺时针方向传输，依次经过第一马赫曾德尔调制器7_a、第二马赫曾德尔调制器7_b和第三偏振控制器2_c后，从偏振分束器6的第二端口6-2输出萨格纳克环；偏振Y轴向的光从偏振分束器6的第二端口6-2输入萨格纳克环并沿逆时针方向传输，依次经过第三偏振控制器2_c、第二马赫曾德尔调制器7_b和第一马赫曾德尔调制器7_a后，从偏振分束器6的第一端口6-1输出萨格纳克环。两路输出光合为一路后从光环形器5的第一端口5-1输入，并从光环形器5的第二端口5-2输出。接着便在检偏器9处进行偏振合束。

因为马赫曾德尔调制器的速率失配现象，第一马赫曾德尔调制器7_a只对沿顺时针方向传输的偏振X轴向的光进行有效调制，第二马赫曾德尔调制器7_b只对沿逆时针方向传输的偏振Y轴向的光进行有效调制。第一马赫曾德尔调制器7_a和第二马赫曾德尔调制器7_b皆工作在最小传输点，实现载波抑制双边带调制。根据上述分析，得到检偏器9输出端的光信号表达式为：

其中，J_n()为n阶一类贝塞尔函数；m₁和m₂分别表示第一马赫曾德尔调制器7_a和第二马赫曾德尔调制器7_b的调制指数；ω₁和

ω₂和

分别表示第一微波调制信号8_a和第二微波调制信号8_b的频率和相位。

在这里先讨论电跳频载波的产生。通过调节数字控制信号4的幅度，使其在比特‘0’时引入的附加相位θ＝0，在比特‘1’时引入的附加相位

将第一微波调制信号8_a和第二微波调制信号8_b设置为幅度相同、相位相同且为零、频率不同，此时m₁和m₂相等为了简洁表达，用m统一表示m₁和m₂。则m₁＝m₂＝m，

结合公式(5)和(6)，检偏器9输出端的光信号表达式可改写为：

式中用s(t)表示数字控制信号4。检偏器9输出端的光信号经过光电探测器10拍频后，输出电信号i(t)如公式(8)所示：

可以看出，输出信号为频率在ω₁和ω₂之间跳变的电跳频载波，跳频速率与数字控制信号4的比特率一致，跳频载波的两个频率分别为第一微波调制信号8_a和第二微波调制信号8_b的2倍。跳频速率和跳频载波频率可以灵活且独立的调谐。

接着讨论光跳频载波的产生。通过调节数字控制信号4的幅度，使其在比特‘0’时引入附加相位

在比特‘1’时引入附加相位

将第一微波调制信号8_a和第二微波调制信号8_b设置为幅度相同、相位相差90°、频率相同，此时m₁和m₂相等，ω₁和ω₂相等，为了简洁表达，用m统一表示m₁和m₂，用ω统一表示ω₁和ω₂。则m₁＝m₂＝m，ω₁＝ω₂＝ω，

结合公式(5)和(6)，检偏器9输出端的光信号表达式可改写为：

可以看出，输出信号为频率在ω_c+ω和ω_c-ω之间跳变的光跳频载波，跳频速率与数字控制信号4的比特率一致，跳频载波的两个频率受到第一微波调制信号8_a和第二微波调制信号8_b的频率的控制。跳频速率和跳频载波频率可以灵活且独立的调谐。

为了验证本发明的有效性与可行性，结合仿真产生电跳频载波和光跳频载波如下：

设置激光源1输出的光载波频率为193.1THz；设置数字控制信号4为码率1Gbit/s，码型‘010011’的比特流，比特‘0’时引入的附加相位为0，比特‘1’时引入的附加相位为

设置第一微波调制信号8_a和第二微波调制信号8_b分别为3GHz和5GHz的正弦波，则在光电探测器10输出端的电跳频载波的电谱图、时域波形图、时频图以及相干解调波形如图2(a)、(b)、(c)、(d)所示。可以看出，产生的电跳频载波具有6GHz和8GHz两个载波，实现二倍频，解调出来的波形与数字控制信号4的码型一致。

设置激光源1输出的光载波频率为193.1THz；设置数字控制信号4为码率1Gbit/s，码型‘010011’的比特流，比特‘0’时引入的附加相位为

比特‘1’时引入的附加相位为

设置第一微波调制信号8_a和第二微波调制信号8_b分别为5GHz的正弦波和5GHz的余弦波，则在检偏器9输出端可得到光跳频载波，由于光跳频载波的频率过高，用一个193.102THz的光波与产生的光跳频载波进行光外差拍频，将其频率下变频到微波波段，得到电跳频载波，其电谱图、时域波形图、时频图以及相干解调波形如图3(a)、(b)、(c)、(d)所示。可以看出，产生的电跳频载波具有3GHz和7GHz两个载波，符合|193.1THz-193.102THz±5GHz|，解调出来的波形与数字控制信号4的码型一致。

Claims (1)

1.一种基于光子技术的电/光跳频载波发生方法，其特征在于，

该方法基于一种基于光子技术的电/光跳频载波发生器，该发生器包括激光源(1)、第一偏振控制器(2_a)、偏振调制器(3)、数字控制信号(4)、第二偏振控制器(2_b)、光环行器(5)、偏振分束器(6)、第三偏振控制器(2_c)、第一马赫曾德尔调制器(7_a)、第二马赫曾德尔调制器(7_b)、微波调制信号(8_a)、微波调制信号(8_b)、检偏器(9)、光电探测器(10)；其中

激光源(1)输出端与第一偏振控制器(2_a)输入端连接；第一偏振控制器(2_a)输出端与偏振调制器(3)输入端相连，偏振调制器(3)输出端与第二偏振控制器(2_b)输入端连接，三者构成偏振开关结构；第二偏振控制器(2_b)输出端与光环行器(5)的输入端连接；光环行器(5)的第一输出端口(5-1)与偏振分束器(6)的输入端相连接，偏振分束器(6)的第一输出端(6-1)与第一马赫曾德尔调制器(7_a)的输入端相连接，第一马赫曾德尔调制器(7_a)的输出端与第二马赫曾德尔调制器(7_b)的输出端相连接；第二马赫曾德尔调制器(7_b)的输入口与第三偏振控制器(2_c)输入端相连，第三偏振控制器(2_c)输出端与偏振分束器(6)的第二输出端(6-2)连接；由此，偏振分束器(6)、第一马赫曾德尔调制器(7_a)、第二马赫曾德尔调制器(7_b)共同构成萨格纳克环结构；光环行器(5)的第二输出端口(5-2)与检偏器(9)输入端相连，检偏器(9)输出端与光电探测器(10)输入端连接；

偏振调制器(3)受到数字控制信号(4)的驱动；第一马赫曾德尔调制器(7_a)和第二马赫曾德尔调制器(7_b)分别受到第一微波调制信号(8_a)和第二微波调制信号(8_b)的驱动；

所述基于光子技术的电/光跳频载波发生方法具体如下：

激光源(1)输出的线偏振光首先进入偏振开关结构；在偏振开关结构里，第一偏振控制器(2_a)将线偏振光的偏振态旋转45°，使其与偏振调制器(3)的主轴呈45°夹角；光波随后进入偏振调制器(3)；偏振调制器(3)受到数字控制信号(4)的驱动，对光波中的X与Y偏振方向上的光信号进行相反相位调制，并输出至第二偏振控制器(2_b)；第二偏振控制器(2_b)将调制后的光信号的偏振态旋转45°后输出；公式(1)，(2)，(3)分别表示光波在偏振控制器(2_a)、偏振调制器(3)和偏振控制器(2_b)三者的输出端处的光信号表达式：

其中，

为激光源(1)输出的线偏振光，ω_c表示线偏振光的频率；

和

分别表示偏振X轴向和偏振Y轴向；θ表示数字控制信号(4)引入的附加相位，其大小受数字控制信号(4)的幅度所控制；根据公式(3)，当调整θ值时，能够改变偏振X轴向和偏振Y轴向的光波强度和相位，具体如公式(4)所示：

从公式(4)看出，当θ＝0时，光只在偏振Y轴向上输出，相位为0；当

时，光只在偏振X轴向上输出，相位为90°；当

时，光在偏振X轴向和Y轴向上等幅输出，偏振X轴向的光相位比偏振X轴向的光相位大90°；当

时，光在偏振X轴向和Y轴向上等幅输出，偏振X轴向的光相位比偏振X轴向的光相位小90°；用

表示偏振X轴向上的光，用

表示偏振Y轴向上的光，则公式(4)改写为：

接着，偏振开关结构的输出光信号进入光环形器(5)，然后从光环形器(5)的第一输出端口(5-1)输出，再进入偏振分束器(6)；偏振X轴向的光从偏振分束器(6)的第一端口(6-1)输入萨格纳克环并沿顺时针方向传输，依次经过第一马赫曾德尔调制器(7_a)、第二马赫曾德尔调制器(7_b)和第三偏振控制器(2_c)后，从偏振分束器(6)的第二端口(6-2)输出萨格纳克环；偏振Y轴向的光从偏振分束器(6)的第二端口(6-2)输入萨格纳克环并沿逆时针方向传输，依次经过第三偏振控制器(2_c)、第二马赫曾德尔调制器(7_b)和第一马赫曾德尔调制器(7_a)后，从偏振分束器(6)的第一端口(6-1)输出萨格纳克环；两路输出光合为一路后从光环形器(5)的第一输出端口(5-1)输入，并从光环形器(5)的第二输出端口(5-2)输出；接着便在检偏器(9)处进行偏振合束；

因为马赫曾德尔调制器的速率失配现象，第一马赫曾德尔调制器(7_a)只对沿顺时针方向传输的偏振X轴向的光进行有效调制，第二马赫曾德尔调制器(7_b)只对沿逆时针方向传输的偏振Y轴向的光进行有效调制；第一马赫曾德尔调制器(7_a)和第二马赫曾德尔调制器(7_b)皆工作在最小传输点，实现载波抑制双边带调制；根据上述分析，得到检偏器(9)输出端的光信号表达式为：

其中，J_n()为n阶一类贝塞尔函数；m₁和m₂分别表示第一马赫曾德尔调制器(7_a)和第二马赫曾德尔调制器(7_b)的调制指数；ω₁和

ω₂和

分别表示第一微波调制信号(8_a)和第二微波调制信号(8_b)的频率和相位；

在这里先讨论电跳频载波的产生；通过调节数字控制信号(4)的幅度，使其在比特‘0’时引入的附加相位θ＝0，在比特‘1’时引入的附加相位

将第一微波调制信号(8_a)和第二微波调制信号(8_b)设置为幅度相同、相位相同且为零、频率不同，此时m₁和m₂相等，为了简洁表达，用m统一表示m₁和m₂；则m₁＝m₂＝m，

结合公式(5)和(6)，检偏器(9)输出端的光信号表达式改写为：

式中用s(t)表示数字控制信号(4)；检偏器(9)输出端的光信号经过光电探测器(10)拍频后，输出电信号i(t)如公式(8)所示：

可见，输出信号为频率在ω₁和ω₂之间跳变的电跳频载波，跳频速率与数字控制信号(4)的比特率一致，跳频载波的两个频率分别为第一微波调制信号(8_a)和第二微波调制信号(8_b)的2倍；跳频速率和跳频载波频率可以灵活且独立的调谐；

接着讨论光跳频载波的产生；通过调节数字控制信号(4)的幅度，使其在比特‘0’时引入附加相位

在比特‘1’时引入附加相位

将第一微波调制信号(8_a)和第二微波调制信号(8_b)设置为幅度相同、相位相差90°、频率相同，此时m₁和m₂相等，ω₁和ω₂相等，为了简洁表达，用m统一表示m₁和m₂，用ω统一表示ω₁和ω₂；则m₁＝m₂＝m，

ω₁＝ω₂＝ω；结合公式(5)和(6)，检偏器(9)输出端的光信号表达式改写为：

可见，输出信号为频率在ω_c+ω和ω_c-ω之间跳变的光跳频载波，跳频速率与数字控制信号(4)的比特率一致，跳频载波的两个频率受到第一微波调制信号(8_a)和第二微波调制信号(8_b)的频率的控制；跳频速率和跳频载波频率可以灵活且独立的调谐。

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