CN113660042A - 基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统及方法，其中，系统包括：光源；电光调制器，用于将参考信号通过电光调制加载至多频光载波上，生成光载参考信号；光谱处理器，用于在光域调整各路光载参考信号的幅度和相位；光延时调控模块，用于对调整后的光载参考信号进行延时调整，在各路光载波之间引入等间隔的延时，并通过光电转换后，各路光载参考信号拍频生成在整个频段上与干扰信号等幅、反相的射频对消信号，以将对消信号与干扰信号耦合，对消干扰信号。本申请实施例可以实现干扰的消除，提高对消的适用性，由此，解决了相关技术对消方案普遍有在整个频段内对于对消信号的构造不够精细因而难以对消大带宽信号的问题。

Description

基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统及方法
技术领域
本申请涉及射频对消技术领域，特别涉及一种基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统及方法。
背景技术
目前，自干扰现象是制约连续波雷达发展的最主要问题：发射机发射的信号会通过天线之间的直接耦合和近端物体的反射进入接收机，这会导致雷达的灵敏度严重下降，甚至造成接收机饱和阻塞。为了解决这一问题，一个行之有效的方法是对消。但随着技术的进步，人们对高分辨率雷达的需求进一步提升。为了得到高分辨率，雷达往往需要处理高频宽带信号。
然而，相关技术中，基于电子学原理的射频对消技术受制于电子器件的工作带宽和工作频段难以处理高频宽带的信号，限制了对消深度和对消带宽的进一步提升，而且高阶数的射频可调滤波器的电路设计难度大，在射频电路中可实现的信号处理功能也比较较少。所以基于电子学原理的射频对消技术难以适应未来的宽带连续波雷达系统。由于微波光子技术高频宽带、抗电磁干扰的特性，基于微波光子技术的对消方案可以对消高频、大带宽的信号。同时，传统的对消方案普遍有在整个频段内对于对消信号的构造不够精细的问题，因而难以对消大带宽的信号，亟待改进。
申请内容
本申请提供一种基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统及方法，以解决相关技术对消方案普遍有在整个频段内对于对消信号的构造不够精细因而难以对消大带宽信号的问题。
本申请第一方面实施例提供一种基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统，包括：光源，用于提供多频光载波；电光调制器，用于将参考信号通过电光调制加载至所述多频光载波上，生成光载参考信号；光谱处理器，用于在光域调整各路光载参考信号的幅度和相位；光延时调控模块，用于对调整后的光载参考信号进行延时调整，在各路光载波之间引入等间隔的延时，并通过光电转换后，所述各路光载参考信号拍频生成在整个频段上与干扰信号等幅、反相的射频对消信号，以将所述对消信号与所述干扰信号耦合，对消所述干扰信号。
可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：光电探测器，用于输出所述对消信号。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述光载参考信号为：
Figure BDA0003167020210000021
其中，fRF为调制的射频信号频率，fn为第n个光载波的频率，共N个光载波。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述调整后的光载参考信号为：
Figure BDA0003167020210000022
其中，αn和
Figure BDA0003167020210000023
分别是第n路引入的幅度和相位调整。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述对消信号为：
Figure BDA0003167020210000024
其中，ΔT为相邻两路光载参考信号的延时差。
本申请第二方面实施例提供一种基于光谱处理的微波光子宽带射频对消方法，利用上述的基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统，其中，方法包括以下步骤：将参考信号通过电光调制加载至所述多频光载波上，生成光载参考信号；在光域利用所述光谱处理器调整各路光载参考信号的幅度和相位；对调整后的光载参考信号进行延时调整，在各路光载波之间引入等间隔的延时，并通过光电转换后，所述各路光载参考信号拍频生成在整个频段上与干扰信号等幅、反相的射频对消信号，以将所述对消信号与所述干扰信号耦合，对消所述干扰信号。
通过不断迭代各路光载参考信号的幅度和相移值，在整个频段上对对消信号进行精细的幅度、相位控制，从而消除宽带干扰信号，同时，具备对消多路径反射信号的能力，有效应用于宽带连续波雷达系统中，可以将和有用信号时域、频域重叠的干扰信号对消，避免了接收机信噪比的恶化和饱和阻塞，不但实现干扰的消除，而且提高对消的适用性和精细性。由此，解决了相关技术对消方案普遍有在整个频段内对于对消信号的构造不够精细因而难以对消大带宽信号的技术问题。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请一个实施例的基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统的方框示例图；
图2为根据本申请一个具体实施例的基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统的方框示例图；
图3为根据本申请一个实施例的基于光谱处理的微波光子宽带射频对消方法的流程图。
附图标记说明：
10-基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统；100-光源、200-电光调制器、300-光谱处理器、400-光延时调控模块。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统及方法。针对上述背景技术中心提到的相关技术对消方案普遍有在整个频段内对于对消信号的构造不够精细因而难以对消大带宽信号的问题，本申请提供了一种基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统，在利用系统时，通过不断迭代各路光载参考信号的幅度和相移值，在整个频段上对对消信号进行精细的幅度、相位控制，从而消除宽带干扰信号，同时，具备对消多路径反射信号的能力，有效应用于宽带连续波雷达系统中，可以将和有用信号时域、频域重叠的干扰信号对消，避免了接收机信噪比的恶化和饱和阻塞，不但实现干扰的消除，而且提高对消的适用性和精细性。由此，解决了相关技术对消方案普遍有在整个频段内对于对消信号的构造不够精细因而难以对消大带宽信号的技术问题。
具体而言，图1为根据本申请一个实施例的基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统的方框示例图。
如图1所示，该基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统10包括：光源100、电光调制器200、光谱处理器300和光延时调控模块400。
具体地，光源100，用于提供多频光载波。
电光调制器200，用于将参考信号通过电光调制加载至多频光载波上，生成光载参考信号。
可以理解的是，在本申请的实施例中，参考信号通过电光调制器200加载到光载波上。
可选地，在本申请的一个实施例中，光载参考信号为：
Figure BDA0003167020210000041
其中，fRF为调制的射频信号频率，fn为第n个光载波的频率，共N个光载波。
作为一种可能实现的方式，将参考信号经电光调制器200加载到多波长光源上
Figure BDA0003167020210000042
其中fn是各个光波的频率。仅考虑一阶边带，产生的光载参考信号为
Figure BDA0003167020210000043
其中调制的射频信号频率为fRF。
光谱处理器300，用于在光域调整各路光载参考信号的幅度和相位。
在加载到光载波上之后，利用光谱处理器300在光域对参考信号进行幅度和相位的调整.
作为一种可能实现的方式，将调制后的参考信号的光信号通过光谱处理器300，并利用光谱处理器300对各个光信号的上、下边带进行相反的相位控制，并对载波进行幅度的控制。
光延时调控模块400，用于对调整后的光载参考信号进行延时调整，在各路光载波之间引入等间隔的延时，并通过光电转换后，各路光载参考信号拍频生成在整个频段上与干扰信号等幅、反相的射频对消信号，以将对消信号与干扰信号耦合，对消干扰信号。
也就是说，经过幅度、相位精细调整的参考信号进入光延时调控模块400进行延时控制。光延时调控模块400可以通过色散模块或真延时线实现，从而产生对消信号与干扰信号相干相消。
可选地，在本申请的一个实施例中，调整后的光载参考信号为：
Figure BDA0003167020210000044
其中，αn和
Figure BDA0003167020210000045
分别是第n路引入的幅度和相位调整。
可选地，在本申请的一个实施例中，对消信号为：
Figure BDA0003167020210000046
作为一种可能实现的方式，利用waveshaper对各个光信号进行幅度、相位的调控。则产生的调整后的信号为：
Figure BDA0003167020210000051
其中，αn和
Figure BDA0003167020210000052
分别是第n路引入的幅度和相位调整。
经过幅度相位控制的各个光载波进入光延时调控模块400，引入等间隔的延时，延时差为ΔT。
另外，如图2所示，在本申请的一个实施例中，本申请实施例的系统10还包括：光电探测器10.
其中，光电探测器10，用于输出对消信号。
可以理解的是，将得到的光信号送入光电探测器500中输出，如考虑小信号调制的情况，光载波和上、下边带拍频，则产生了幅度、相位经过精细调控的射频对消信号：
Figure BDA0003167020210000053
最后，根据自干扰信号的特性，不断迭代各个波长对应的幅度衰减和相位，最终得到最佳的对消信号，并与干扰信号对消。
综上，如图2所示，本申请实施例的对消系统10本质上是一个有限冲激响应(FIR)滤波器，其通过调节各个抽头的系数，可以使对消系统的频率响应逼近想要的频率响应，从而构造出对消信号。其原理如下：将参考信号通过电光调制加载在多频光载波上，形成光载参考信号，随后在光域通过光谱处理器对各路光载参考信号分别进行幅度和相位的调整，随后光载参考信号经过色散器件或真延时线进行延时调整，经光电转换以后产生幅度、相位精细调控之后的对消信号，并经过不断迭代，最终得到在整个频段上都与干扰信号等幅反相的对消信号，从而实现与干扰信号的相干相消。
根据本申请实施例提出的基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统，在整个频段上对对消信号进行精细的幅度、相位控制，从而消除宽带干扰信号，同时，具备对消多路径反射信号的能力，有效应用于宽带连续波雷达系统中，可以将和有用信号时域、频域重叠的干扰信号对消，避免了接收机信噪比的恶化和饱和阻塞，不但实现干扰的消除，而且提高对消的适用性和精细性。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的基于光谱处理的微波光子宽带射频对消方法。
图3是本申请实施例的基于光谱处理的微波光子宽带射频对消的流程图。
如图3所示，该方法利用上述实施例所述的基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统，其包括以下步骤：
在步骤S301中，将参考信号通过电光调制加载至多频光载波上，生成光载参考信号。
在步骤S302中，在光域调整光载参考信号的幅度和相位。
在步骤S303中，对调整后的光载参考信号进行延时调整，在各路光载波之间引入等间隔的延时，并通过光电转换后，各路光载参考信号拍频生成在整个频段上与干扰信号等幅、反相的射频对消信号，以将对消信号与干扰信号耦合，对消干扰信号。
需要说明的是，前述对基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统实施例的解释说明也适用于该实施例的基于光谱处理的微波光子宽带射频对消方法，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的基于光谱处理的微波光子宽带射频对消方法，在整个频段上对对消信号进行精细的幅度、相位控制，从而消除宽带干扰信号，同时，具备对消多路径发射信号的能力，有效应用于宽带连续波雷达系统中，可以将和有用信号时域、频域重叠的干扰信号对消，避免了接收机信噪比的恶化和饱和阻塞，不但实现干扰的消除，而且提高对消的适用性和精细性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

Claims (6)

1.一种基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统，其特征在于，包括：
光源，用于提供多频光载波；
电光调制器，用于将参考信号通过电光调制加载至所述多频光载波上，生成光载参考信号；
光谱处理器，用于在光域调整各路光载参考信号的幅度和相位；以及
光延时调控模块，用于对调整后的光载参考信号进行延时调整，在各路光载波之间引入等间隔的延时，并通过光电转换后，所述各路光载参考信号拍频生成在整个频段上与干扰信号等幅、反相的射频对消信号，以将所述对消信号与所述干扰信号耦合，对消所述干扰信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
光电探测器，用于输出所述对消信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光载参考信号为：
Figure FDA0003167020200000011
其中，fRF为调制的射频信号频率，fn为第n个光载波的频率，共N个光载波。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调整后的光载参考信号为：
Figure FDA0003167020200000012
其中，αn和
Figure FDA0003167020200000013
分别是第n路引入的幅度和相位调整。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对消信号为：
Figure FDA0003167020200000014
其中，ΔT为相邻两路光载参考信号的延时差。
6.一种基于光谱处理的微波光子宽带射频对消方法，其特征在于，利用上述1-5任一项所述的基于光谱处理的微波光子宽带射频对消系统，其中，方法包括以下步骤：
将参考信号通过电光调制加载至所述多频光载波上，生成光载参考信号；
在光域利用所述光谱处理器调整各路光载参考信号的幅度和相位；以及
对调整后的光载参考信号进行延时调整，在各路光载波之间引入等间隔的延时，并通过光电转换后，所述各路光载参考信号拍频生成在整个频段上与干扰信号等幅、反相的射频对消信号，以将所述对消信号与所述干扰信号耦合，对消所述干扰信号。
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