CN114095083A - 基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统及方法 - Google Patents

基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114095083A
CN114095083A CN202210065149.2A CN202210065149A CN114095083A CN 114095083 A CN114095083 A CN 114095083A CN 202210065149 A CN202210065149 A CN 202210065149A CN 114095083 A CN114095083 A CN 114095083A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical
microwave
signal
path
electro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210065149.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114095083B (zh
Inventor
周沛
江芝东
李念强
唐志刚
谢溢锋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou University
Original Assignee
Suzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou University filed Critical Suzhou University
Priority to CN202210065149.2A priority Critical patent/CN114095083B/zh
Publication of CN114095083A publication Critical patent/CN114095083A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114095083B publication Critical patent/CN114095083B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
    • H04B10/075—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal
    • H04B10/079—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal using measurements of the data signal
    • H04B10/0795—Performance monitoring; Measurement of transmission parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/503—Laser transmitters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/54—Intensity modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/70—Photonic quantum communication

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，其包括：激光器、第一电光强度调制器、光纤耦合器、单模光纤、可调光衰减器、第一可调光延时线、第二可调光延时线、平衡光电探测器、放大器、第二电光强度调制器、光电探测器和信号分析装置。本发明无需使用电移相器、电混频器与电耦合器等电子器件，本发明的相位噪声测量系统具有工作带宽大和响应平坦的优点；无需使用高性能、低相噪的参考信号源，避免了参考源对测量系统带宽、噪底的限制；通过载波抑制技术，使得待测噪声获得较大的增益，从而提升测量灵敏度；抑制了放大器的附加相位噪声和激光器、光纤引入的相对强度噪声，从而降低相位噪声测量系统的噪底。

Description

基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统及方法
技术领域
本发明涉及相位噪声测量技术领域，特别涉及一种基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统及方法。
背景技术
光电振荡器（OEO）因其极低的相位噪声能力而被认为是一种很有前途的射频信号源，自1994年问世以来已被广泛研究，随着OEO性能的不断提升，大多数商用相位噪声测量系统无法满足测量超低相位噪声OEO的要求，因此，研究表征具有极低相位噪声的信号源的解决方案势在必行。
目前已有的相噪测量方案中，直接频谱法无法区分幅度噪声与相位噪声，且测量灵敏度较低，鉴相法的测量灵敏度与测试带宽受参考源的限制，互相关法受测量时间与成本的限制，基于光延时线的鉴频法由于微波光子链路中放大器的附加相位噪声、激光器的相对强度噪声和光纤中的瑞利散射噪声的影响，相位噪声测量灵敏度大大降低，因此无法满足超低相位噪声射频源的测量要求。
为了解决这些问题，Dick等人在1990年开发了基于蓝宝石谐振器的射频源相噪测量技术，利用谐振器的传输特性，实现载波抑制，从而使所需的噪声信号能获得较大的增益。Ivanov等人在1995年改进了Dick的方案，将载波抑制技术与干涉技术结合，通过使DBM工作在幅度噪声检测状态，抑制放大器附加相位噪声的影响，从而降低相噪噪底。然而这种谐振器只能在特定频率下工作，测量带宽极窄（10Hz量级），导致几乎没有频率可调性，且成本较高。王熙臣等人在2021年利用光子延时线技术改进了基于载波抑制技术的射频源相噪测量方案，并利用电耦合器实现载波抑制，从而避免蓝宝石谐振器的限制。与传统鉴频方案相比，该方案的噪底低15-20dB，然而，电耦合器、电移相器和电混频器等电子器件的使用，限制了测量带宽。因此，亟需开发一种相噪噪底低，测量带宽大的微波源相位噪声测量方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种相噪噪底低、测量带宽大的基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统。
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，其包括：
激光器，用于产生光载波信号；
第一电光强度调制器，用于利用待测微波源的待测微波信号调制所述激光器产生的光载波信号；
光纤耦合器，用于将调制后的光载波信号分成三路，第一路光载波信号输入第一支路，第二路光载波信号输入第二支路，第三路光载波信号输入第三支路；
所述第一支路中设置有单模光纤和可调光衰减器，分别用于向第一路光载波信号中引入长延时和功率衰减；
所述第二支路中设置有第一可调光延时线，所述第一可调光延时线用于向第二路光载波信号中引入第一相移；所述第二支路输出的第二路光载波信号和第一支路输出的第一路光载波信号的功率相同且相位差为
Figure 386675DEST_PATH_IMAGE001
，N为整数；
所述第三支路中设置有第二可调光延时线，所述第二可调光延时线用于向第三路光载波信号中引入第二相移；
平衡光电探测器，所述平衡光电探测器用于接收所述第一支路输出的第一路光载波信号和第二支路输出的第二路光载波信号，并进行外差探测；
放大器，用于对平衡光电探测器输出的电信号进行放大，并将放大后的电信号输入所述第二电光强度调制器；
第二电光强度调制器，用于将所述放大器输出的电信号作为RF信号以调制所述第三支路输出的第三路光载波信号；所述第二电光强度调制器正/负一阶边带间相对相位差为
Figure 628301DEST_PATH_IMAGE002
，k为整数；
光电探测器和信号分析装置，所述光电探测器用于接收所述第二电光强度调制器输出的光信号，并转化成电信号；所述信号分析装置用于对光电探测器输出的电信号进行分析得到待测微波信号的相位噪声。
作为本发明的进一步改进，所述光电探测器和信号分析装置之间还设置有低通滤波器。
作为本发明的进一步改进，所述信号分析装置为快速傅里叶变换分析仪，所述快速傅里叶变换分析仪接收并分析经所述低通滤波器滤波的低频信号。
作为本发明的进一步改进，所述放大器为宽带低噪声放大器。
作为本发明的进一步改进，所述第一电光强度调制器为宽带电光强度调制器。
作为本发明的进一步改进，所述第二电光强度调制器为宽带电光强度调制器。
作为本发明的进一步改进，所述光电探测器为宽带光电探测器。
作为本发明的进一步改进，所述平衡光电探测器为宽带平衡光电探测器。
作为本发明的进一步改进，所述光纤耦合器为一分三光纤耦合器。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量方法，应用于上述任一所述的基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，其包括以下步骤：
激光器产生光载波信号；
所述第一电光强度调制器利用待测微波源的待测微波信号调制所述激光器产生的光载波信号；
所述光纤耦合器将调制后的光载波信号分成三路，第一路光载波信号输入第一支路，第二路光载波信号输入第二支路，第三路光载波信号输入第三支路；
所述单模光纤和可调光衰减器分别向第一路光载波信号中引入长延时和功率衰减，所述第一可调光延时线向第二路光载波信号中引入第一相移，通过所述平衡光电探测器接收所述第一支路输出的第一路光载波信号和第二支路输出的第二路光载波信号，并进行外差探测；
调节所述可调光衰减器和第一可调光延时线，使得所述第二支路输出的第二路光载波信号和第一支路输出的第一路光载波信号的功率相同且相位差为
Figure 496900DEST_PATH_IMAGE001
，N为整数；
放大器对平衡光电探测器输出的电信号进行放大，并将放大后的电信号输入所述第二电光强度调制器；
所述第二可调光延时线向第三路光载波信号中引入第二相移，所述第二电光强度调制器将所述平衡光电探测器输出的电信号作为RF信号以调制所述第三支路输出的第三路光载波信号；
调节所述第二可调光延时线，使得所述第二电光强度调制器正/负一阶边带间相对相位差为
Figure 156682DEST_PATH_IMAGE003
，k为整数；
所述光电探测器接收所述第二电光强度调制器输出的光信号，并转化成电信号；
所述信号分析装置对光电探测器输出的电信号进行分析得到待测微波信号的相位噪声。
本发明的有益效果：
本发明基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统及方法通过激光器、第一电光强度调制器、光纤耦合器、单模光纤、可调光衰减器、第一可调光延时线、第二可调光延时线、平衡光电探测器、放大器、第二电光强度调制器、光电探测器和信号分析装置相互配合，实现了在光域对放大器的附加相位噪声和激光器、光纤引入的相对强度噪声的有效抑制，降低了相位噪声测量系统的噪底；通过微波光子载波抑制，使得待测噪声获得较大的增益，从而提升了测量灵敏度；避免了电移相器、电混频器与电耦合器和电桥等器件的使用，拓展了相噪测量系统的工作带宽。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明优选实施例中基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统的示意图。
标记说明：1、激光器；2、第一电光强度调制器；3、待测微波信号；4、光纤耦合器；5、单模光纤；6、可调光衰减器；7、第一可调光延时线；8、第二可调光延时线；9、平衡光电探测器；10、放大器；11、第二电光强度调制器；12、光电探测器；13、低通滤波器；14、信号分析装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，为本发明优选实施例中的基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，包括：
激光器1，用于产生光载波信号；
第一电光强度调制器2，用于利用待测微波源的待测微波信号3调制激光器1产生的光载波信号；
光纤耦合器4，用于将调制后的光载波信号分成三路，第一路光载波信号输入第一支路，第二路光载波信号输入第二支路，第三路光载波信号输入第三支路；可选地，光纤耦合器4为一分三光纤耦合器。
第一支路中设置有单模光纤5和可调光衰减器6，分别用于向第一路光载波信号中引入长延时和功率衰减；
第二支路中设置有第一可调光延时线7，第一可调光延时线7用于向第二路光载波信号中引入第一相移；第二支路输出的第二路光载波信号和第一支路输出的第一路光载波信号的功率相同且相位差为
Figure 819745DEST_PATH_IMAGE004
，N为整数；
第三支路中设置有第二可调光延时线8，第二可调光延时线8用于向第三路光载波信号中引入第二相移；
平衡光电探测器9，平衡光电探测器9用于接收第一支路输出的第一路光载波信号和第二支路输出的第二路光载波信号，并进行外差探测；
放大器10，用于对平衡光电探测器9输出的电信号进行放大，并将放大后的电信号输入第二电光强度调制器11；
第二电光强度调制器11，用于将放大器10输出的电信号作为RF信号以调制第三支路输出的第三路光载波信号；第二电光强度调制器11正/负一阶边带间相对相位差为
Figure 814246DEST_PATH_IMAGE002
，k为整数；
光电探测器12和信号分析装置14，光电探测器12用于接收第二电光强度调制器11输出的光信号，并转化成电信号；信号分析装置14用于对光电探测器12输出的电信号进行分析得到待测微波信号3的相位噪声。
该系统工作时，激光器1产生的光载波信号在第一电光强度调制器2中被待测微波源的待测微波信号3调制，调制后的光载波信号经过光纤耦合器4后分成三路，第一路光载波信号通过单模光纤引入长延时
Figure 172021DEST_PATH_IMAGE005
，并通过可调光衰减器引入功率衰减量
Figure 997895DEST_PATH_IMAGE006
；第二路光载波信号通过第一可调光延时线7引入第一相移
Figure 35121DEST_PATH_IMAGE007
，随后第一支路输出的第一路光载波信号和第二支路输出的第二路光载波信号输入到平衡光电探测器9进行外差探测；并通过调节可调光衰减器6和第一可调光延时线7，使得第二支路输出的第二路光载波信号和第一支路输出的第一路光载波信号的功率相同且相位差为
Figure 267650DEST_PATH_IMAGE008
，N为整数；平衡光电探测器9输出的电信号经过放大器10放大后作为RF信号驱动第二电光强度调制器11；第三支路中的第三路光载波信号通过第二可调光延时线8引入第二相移
Figure 478052DEST_PATH_IMAGE009
，并在第二电光强度调制器11中被RF信号调制，调制后的光信号输入到光电探测器12中拍频转化为电信号；通过调节第二可调光延时线8，使得第二电光强度调制器11正/负一阶边带间相对相位差为
Figure 361694DEST_PATH_IMAGE010
，k为整数，以抑制放大器10附加相位噪声和激光器1相对强度噪声对噪底的影响；通过光电探测器12接收第二电光强度调制器11输出的光信号，并转化成电信号；通过信号分析装置14对光电探测器12输出的电信号进行分析得到待测微波信号3的相位噪声。
本发明基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统无需使用电移相器、电混频器与电耦合器等电子器件，本发明的相位噪声测量系统具有工作带宽大，响应平坦的优点。
本发明基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统无需使用高性能、低相噪的参考信号源，避免了参考源对测量信号的限制，拓展了相噪测量系统的工作带宽，降低了系统成本。
本发明基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统通过载波抑制技术，使得待测噪声获得较大的增益，从而提升测量灵敏度。
本发明基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统抑制了放大器的附加相位噪声和激光器、光纤引入的相对强度噪声，从而降低相位噪声测量系统的噪底。
优选地，光电探测器12和信号分析装置14之间还设置有低通滤波器13，用于滤除高频信号；信号分析装置14优选为快速傅里叶变换分析仪（FFT），快速傅里叶变换分析仪接收并分析经低通滤波器13滤波的低频信号。
其中，第一电光强度调制器2优选为宽带电光强度调制器；第二电光强度调制器11优选为宽带电光强度调制器；可选地，第一电光强度调制器2和第二电光强度调制器11为马赫曾德调制器。
放大器10优选为宽带低噪声放大器；光电探测器12为宽带光电探测器12；平衡光电探测器9为宽带平衡光电探测器9。从而提高系统的工作带宽。
本发明优选实施例还公开了一种基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量方法，应用于上述基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，其包括以下步骤：
激光器1产生光载波信号；
第一电光强度调制器2利用待测微波源的待测微波信号3调制激光器1产生的光载波信号；
光纤耦合器4将调制后的光载波信号分成三路，第一路光载波信号输入第一支路，第二路光载波信号输入第二支路，第三路光载波信号输入第三支路；
单模光纤5和可调光衰减器6分别向第一路光载波信号中引入长延时和功率衰减，第一可调光延时线7向第二路光载波信号中引入第一相移，通过平衡光电探测器9接收第一支路输出的第一路光载波信号和第二支路输出的第二路光载波信号，并进行外差探测；
调节可调光衰减器6和第一可调光延时线7，使得第二支路输出的第二路光载波信号和第一支路输出的第一路光载波信号的功率相同且相位差为
Figure 320554DEST_PATH_IMAGE001
，N为整数；
放大器10对平衡光电探测器9输出的电信号进行放大，并将放大后的电信号输入第二电光强度调制器11；
第二可调光延时线8向第三路光载波信号中引入第二相移，第二电光强度调制器11将平衡光电探测器9输出的电信号作为RF信号以调制第三支路输出的第三路光载波信号；
调节第二可调光延时线8，使得第二电光强度调制器11正/负一阶边带间相对相位差为
Figure 289647DEST_PATH_IMAGE011
，k为整数；
光电探测器12接收第二电光强度调制器11输出的光信号，并转化成电信号；
信号分析装置14对光电探测器12输出的电信号进行分析得到待测微波信号3的相位噪声。
本实施例中基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量方法基于前述基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，因此该方法的具体实施方式可见前文中的基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统的实施例部分，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再展开介绍。
本发明的原理如下：
激光器1输出的光信号表示为：
Figure 772581DEST_PATH_IMAGE012
；
其中，
Figure 527041DEST_PATH_IMAGE013
是光信号的电场幅度，
Figure 702808DEST_PATH_IMAGE014
是光信号的角频率，
Figure 893618DEST_PATH_IMAGE015
是光信号的相对强度噪声，
Figure 199484DEST_PATH_IMAGE016
是虚数单位，t是时间；
假设待测微波信号可表示为
Figure 57718DEST_PATH_IMAGE017
；
其中，V为输入射频信号的幅度，
Figure 607648DEST_PATH_IMAGE018
为待测微波信号的角频率，
Figure 98804DEST_PATH_IMAGE019
为待测微波信号的相位噪声；
该信号输入第一电光强度调制器2中，则工作在推挽模式的第一电光强度调制器2输出信号可表示为：
Figure 392382DEST_PATH_IMAGE020
(1)
其中，
Figure 839544DEST_PATH_IMAGE021
为第一电光强度调制器2的半波电压；
小信号调制下，根据第一类贝塞尔函数级数展开为：
Figure 107845DEST_PATH_IMAGE022
(2)
其中，
Figure 335564DEST_PATH_IMAGE023
为第一电光强度调制器2的调制系数；
第一支路中，光信号通过单模光纤5引入延时，通过可调光衰减器6引入功率衰减，则可调光衰减器6后输出光场可表示为：
Figure 183566DEST_PATH_IMAGE024
(3)
其中，
Figure 485234DEST_PATH_IMAGE025
为单模光纤5引入的延时，
Figure 439283DEST_PATH_IMAGE026
为可调光衰减器6引入功率衰减量，
Figure 839784DEST_PATH_IMAGE027
为激光器1与单模光纤5中瑞利散射引起的相对强度噪声；
第二支路中，光信号通过第一可调光延时线7引入相移，可表示为：
Figure 271903DEST_PATH_IMAGE028
(4)
其中，
Figure 959236DEST_PATH_IMAGE029
为第一可调光延时线7引入的相移；
调节
Figure 772602DEST_PATH_IMAGE030
，使得
Figure 974914DEST_PATH_IMAGE031
；
第三支路中，光信号通过第二可调光延时线8引入相移，可表示为：
Figure 961455DEST_PATH_IMAGE032
(5)
其中，
Figure 34454DEST_PATH_IMAGE033
为第二可调光延时线8引入的相移；
则第一支路和第二支路中的光信号输入平衡光电探测器9中，进行外差探测后输出电信号可等效表示为：
Figure 284300DEST_PATH_IMAGE034
(6)
其中，
Figure 442749DEST_PATH_IMAGE035
为平衡光电探测器9的响应度；
该信号经放大器10放大后作为第二电光强度调制器11的驱动信号，可表示为：
Figure 693034DEST_PATH_IMAGE036
(7)
其中，
Figure 682856DEST_PATH_IMAGE037
为放大器10引入的相位噪声，G为放大器10引入的增益；
第三支路光信号在第二电光强度调制器11中被调制，则工作在推挽模式的第二电光强度调制器11输出信号可表示为：
Figure 838025DEST_PATH_IMAGE038
(8)
其中，
Figure 749349DEST_PATH_IMAGE039
为第二电光强度调制器11的半波电压；
该信号在光电探测器中转化为电信号，低通滤波后输出信号可表示为：
Figure 812114DEST_PATH_IMAGE040
(9)
其中，
Figure 859705DEST_PATH_IMAGE041
为光电探测器12的响应度；
令
Figure 982513DEST_PATH_IMAGE042
，N为整数，
Figure 318816DEST_PATH_IMAGE043
为第一支路、第二支路信号相位差离的偏移量
Figure 700119DEST_PATH_IMAGE044
，令
Figure 553281DEST_PATH_IMAGE045
，则得到公式(10)：
Figure 96258DEST_PATH_IMAGE046
(10)
令
Figure 529644DEST_PATH_IMAGE047
，则公式（10）可化为：
Figure 917900DEST_PATH_IMAGE048
(11)
考虑到
Figure 628498DEST_PATH_IMAGE049
，
Figure 607956DEST_PATH_IMAGE050
，
Figure 466321DEST_PATH_IMAGE051
都趋于0，上式可化简为：
Figure 127110DEST_PATH_IMAGE052
(12)
忽略高阶无穷小量
Figure 3799DEST_PATH_IMAGE053
，
Figure 111082DEST_PATH_IMAGE054
，可化简为：
Figure 706011DEST_PATH_IMAGE055
(13)
忽略高阶无穷小量，
Figure 452382DEST_PATH_IMAGE056
，
Figure 714736DEST_PATH_IMAGE057
及直流项
Figure 786728DEST_PATH_IMAGE058
；则公式（13）可化简为：
Figure 806637DEST_PATH_IMAGE059
（14）
其中，K为校准系数；
则显然可通过调节光功率衰减器，使得平衡光电探测器9两输入端功率相等，即
Figure 74807DEST_PATH_IMAGE060
，从而抑制放大器10的附加相位噪声；通过调节第一可调光延时线7，使得第一支路、第二支路光信号的相位差为
Figure 411241DEST_PATH_IMAGE061
，即
Figure 637823DEST_PATH_IMAGE062
，从而抑制激光器1与单模光纤5引入的相对强度噪声；此时，低通滤波器13输出信号可表示为：
Figure 955148DEST_PATH_IMAGE063
(15)
则显然，待测微波源的相位噪声信息就包含于上式，则该输出信号的功率谱可表示为：
Figure 27009DEST_PATH_IMAGE064
(16)
其中，
Figure 670480DEST_PATH_IMAGE065
是待测微波信号3的双边带相位噪声功率谱密度，则根据定义，单边带功率谱密度（相位噪声）可以写成:
Figure 553116DEST_PATH_IMAGE066
(17)
经过信号分析装置14进行信号功率谱采集，即可通过式(17)计算得到被测微波源的相位噪声。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，其特征在于，包括：
激光器，用于产生光载波信号；
第一电光强度调制器，用于利用待测微波源的待测微波信号调制所述激光器产生的光载波信号；
光纤耦合器，用于将调制后的光载波信号分成三路，第一路光载波信号输入第一支路，第二路光载波信号输入第二支路，第三路光载波信号输入第三支路；
所述第一支路中设置有单模光纤和可调光衰减器，分别用于向第一路光载波信号中引入长延时和功率衰减；
所述第二支路中设置有第一可调光延时线，所述第一可调光延时线用于向第二路光载波信号中引入第一相移；所述第二支路输出的第二路光载波信号和第一支路输出的第一路光载波信号的功率相同且相位差为
Figure 11456DEST_PATH_IMAGE001
，N为整数；
所述第三支路中设置有第二可调光延时线，所述第二可调光延时线用于向第三路光载波信号中引入第二相移；
平衡光电探测器，所述平衡光电探测器用于接收所述第一支路输出的第一路光载波信号和第二支路输出的第二路光载波信号，并进行外差探测；
放大器，用于对平衡光电探测器输出的电信号进行放大，并将放大后的电信号输入第二电光强度调制器；
第二电光强度调制器，用于将所述放大器输出的电信号作为RF信号以调制所述第三支路输出的第三路光载波信号；所述第二电光强度调制器正/负一阶边带间相对相位差为
Figure 375572DEST_PATH_IMAGE002
，k为整数；
光电探测器和信号分析装置，所述光电探测器用于接收所述第二电光强度调制器输出的光信号，并转化成电信号；所述信号分析装置用于对光电探测器输出的电信号进行分析得到待测微波信号的相位噪声。
2.如权利要求1所述的基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，其特征在于，所述光电探测器和信号分析装置之间还设置有低通滤波器。
3.如权利要求2所述的基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，其特征在于，所述信号分析装置为快速傅里叶变换分析仪，所述快速傅里叶变换分析仪接收并分析经所述低通滤波器滤波的低频信号。
4.如权利要求1所述的基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，其特征在于，所述放大器为宽带低噪声放大器。
5.如权利要求1所述的基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，其特征在于，所述第一电光强度调制器为宽带电光强度调制器。
6.如权利要求1所述的基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，其特征在于，所述第二电光强度调制器为宽带电光强度调制器。
7.如权利要求1所述的基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，其特征在于，所述光电探测器为宽带光电探测器。
8.如权利要求1所述的基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，其特征在于，所述平衡光电探测器为宽带平衡光电探测器。
9.如权利要求1所述的基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，其特征在于，所述光纤耦合器为一分三光纤耦合器。
10.基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量方法，应用于如权利要求1-9任一所述的基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统，其特征在于，包括以下步骤：
所述激光器产生光载波信号；
所述第一电光强度调制器利用待测微波源的待测微波信号调制所述激光器产生的光载波信号；
所述光纤耦合器将调制后的光载波信号分成三路，第一路光载波信号输入第一支路，第二路光载波信号输入第二支路，第三路光载波信号输入第三支路；
所述单模光纤和可调光衰减器分别向第一路光载波信号中引入长延时和功率衰减，所述第一可调光延时线向第二路光载波信号中引入第一相移，通过所述平衡光电探测器接收所述第一支路输出的第一路光载波信号和第二支路输出的第二路光载波信号，并进行外差探测；
调节所述可调光衰减器和第一可调光延时线，使得所述第二支路输出的第二路光载波信号和第一支路输出的第一路光载波信号的功率相同且相位差为
Figure 643742DEST_PATH_IMAGE001
，N为整数；
放大器对平衡光电探测器输出的电信号进行放大，并将放大后的电信号输入所述第二电光强度调制器；
所述第二可调光延时线向第三路光载波信号中引入第二相移，所述第二电光强度调制器将所述平衡光电探测器输出的电信号作为RF信号以调制所述第三支路输出的第三路光载波信号；
调节所述第二可调光延时线，使得所述第二电光强度调制器正/负一阶边带间相对相位差为
Figure 183439DEST_PATH_IMAGE002
，k为整数；
所述光电探测器接收所述第二电光强度调制器输出的光信号，并转化成电信号；
所述信号分析装置对光电探测器输出的电信号进行分析得到待测微波信号的相位噪声。
CN202210065149.2A 2022-01-20 2022-01-20 基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统及方法 Active CN114095083B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210065149.2A CN114095083B (zh) 2022-01-20 2022-01-20 基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210065149.2A CN114095083B (zh) 2022-01-20 2022-01-20 基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114095083A true CN114095083A (zh) 2022-02-25
CN114095083B CN114095083B (zh) 2022-04-05

Family

ID=80308862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210065149.2A Active CN114095083B (zh) 2022-01-20 2022-01-20 基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114095083B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106338658A (zh) * 2016-08-25 2017-01-18 南京航空航天大学 基于射频对消的相位噪声测量方法、装置
CN107835055A (zh) * 2017-09-29 2018-03-23 北京大学 一种微波源相位噪声测量方法及系统
CN109270375A (zh) * 2018-09-29 2019-01-25 中国科学院紫金山天文台 鉴频式KIDs探测器相位噪声测量电路系统及测量方法
CN113175999A (zh) * 2021-04-25 2021-07-27 苏州大学 基于偏振复用的双通道微波源相位噪声测试方法及装置
CN113541789A (zh) * 2021-09-09 2021-10-22 苏州大学 基于双向光相位调制器的微波源相位噪声测量装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106338658A (zh) * 2016-08-25 2017-01-18 南京航空航天大学 基于射频对消的相位噪声测量方法、装置
CN107835055A (zh) * 2017-09-29 2018-03-23 北京大学 一种微波源相位噪声测量方法及系统
CN109270375A (zh) * 2018-09-29 2019-01-25 中国科学院紫金山天文台 鉴频式KIDs探测器相位噪声测量电路系统及测量方法
CN113175999A (zh) * 2021-04-25 2021-07-27 苏州大学 基于偏振复用的双通道微波源相位噪声测试方法及装置
CN113541789A (zh) * 2021-09-09 2021-10-22 苏州大学 基于双向光相位调制器的微波源相位噪声测量装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114095083B (zh) 2022-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107846254B (zh) 利用集成器件实现微波下变频和移相的光子方法及系统
WO2021057025A1 (zh) 一种基于混频的光电探测器频响测量方法及装置
CN110031832B (zh) 一种微波光子多普勒频移测量系统及其调节方法
US9923631B1 (en) Optical signal processing characterization of microwave and electro-optic devices
CN107634807B (zh) 基于啁啾强度调制的光矢量分析方法及装置
Inagaki et al. Optoelectronic frequency response measurement of photodiodes by using high-extinction ratio optical modulator
CN104165756A (zh) 基于受激布里渊散射的高灵敏度光矢量网络分析仪
KR101603909B1 (ko) 위상잡음 보상 방법을 이용한 광혼합 방식의 연속파 테라헤르츠 발생 및 검출 장치
CN104363047A (zh) 基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统
CN113541789B (zh) 基于双向光相位调制器的微波源相位噪声测量装置
CN107835053B (zh) 一种高精度瞬时微波频率测量装置
CN108918085A (zh) 基于双啁啾强度调制的光矢量分析方法及装置
CN115015635A (zh) 一种微波光子超宽带实时频谱测量方法
CN114095083B (zh) 基于微波光子载波抑制的微波源相位噪声测量系统及方法
WO2024098766A1 (zh) 一种同频共用光纤通信感知一体化系统
Choudhary et al. Brillouin filtering with enhanced noise performance and linearity using anti-Stokes interactions
CN112751610A (zh) 一种测量smzm调制臂相移函数的方法与系统
CN103091935B (zh) 一种光单边带调制方法及装置
WO2004074867A1 (ja) レーザレーダ装置
CN114966197A (zh) 基于受激布里渊散射效应的瞬时微波频率测量装置和方法
CN113933586A (zh) 一种光电探测器的频率响应测试装置及方法
CN114353685A (zh) 基于混沌布里渊相位谱的高频动态应变测量装置和方法
CN113985367A (zh) 一种雷达信号瞬时频率测量方法和装置
Burla et al. On-chip instantaneous microwave frequency measurement system based on a waveguide Bragg grating on silicon
CN115801120B (zh) 一种微波源相位噪声测量装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant