CN114725765A - 一种基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法，涉及微波光子信号产生领域技术领域，包括将激光器输出的光在强度调制器出进行信号强度调制；将经强度调制器调制后的信号经第一光耦合器分成两个支路信号，分别在两个环路中传输；将两个环路中输出的信号经第一电耦合器传输至第二电耦合器后再次分成两路信号；所述第二电耦合器将一路信号传输至电频谱分析仪和数字存储示波器进行分析，所述第二电耦合器将另一路信号输入所述强度调制器的射频端口关闭光电振荡器回路，产生具有低相位噪声性能的超带宽线性调频信号，外注入一个宽带的线性调频信号，提升线性调频信号的近载频和远载频的相位噪声性能。

Description

一种基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法
技术领域
本发明涉及微波光子信号产生领域技术领域，尤其涉及一种基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法。
背景技术
光电振荡器(OEO)由于可以产生高频率，低相位噪声，高频谱纯度，高稳定性的微波信号的优势并广泛应用于雷达、传感、信号处理和通信系统等，在众多特性中，信号的相位噪声是衡量一个OEO系统性能一个极其重要的性能指标，注入锁定技术在显著提升相位噪声性能方面引发了广泛关注，注入锁定的实现主要通过给环路注入一个微波信号，使振荡回路锁相，减小振荡信号在传输过程中的相位干扰，振荡回路就容易保持锁相状态。注入锁定技术又分为自注入、互注入以及外注入锁定，自注入锁定技术通过耦合一部分来自振荡环路的信号传输到注入环路来锁定OEO系统的振荡环路，利用了注入环路的长延时特性和相位匹配的方式实现自注入锁定，用以提升信号远载频处的相位噪声性能；互注入锁定是两个振荡的OEO环路互相注入锁定，由于互注入信号的频率与振荡信号一直相同，两个振荡回路互相锁相，减小振荡信号受到的相位干扰，保持振荡回路的锁相状态。外注入锁定主要采用一个超稳晶振射频信号源注入OEO系统，锁定环路的振荡模式，提升近载频处的相位噪声。
中国专利公开号：CN102082610B公开了一种自注入锁定光源，包括：偏振分光器，以及与所述偏振分光器耦合连接的第一自注入锁定激光器和第二自注入锁定激光器；所述偏振分光器用于对所述第一、第二自注入锁定激光器提供的偏振光进行偏振耦合，并对接收到的反射光进行偏振分光并分别提供至所述第一、第二自注入锁定激光器；其中，所述第一自注入锁定激光器和所述第二自注入锁定激光器的偏振方向分别与所述偏振分光器的两个偏振方向对准。本发明实施例还提供一种光源自注入锁定方法和系统，以及一种波分复用无源光网络系统；由此可见，所述自注入锁定光源仅仅只是两个自注入锁定，对信号相位噪声的近载频和远载频性能提升率不高问题。
发明内容
为此，本发明提供一种基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法，用以克服现有技术中自注入锁定光源仅仅只是两个自注入锁定，对信号相位噪声的近载频和远载频性能提升率不高的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法，包括：
步骤S1、将激光器输出的光在强度调制器出进行信号强度调制；
步骤S2、将经强度调制器调制后的信号经第一光耦合器分成两个支路信号，分别在两个环路中传输；
步骤S3、将两个环路中输出的信号经第一电耦合器传输至第二电耦合器后再次分成两路信号；
步骤S4、所述第二电耦合器将一路信号传输至电频谱分析仪和数字存储示波器进行分析，所述第二电耦合器将另一路信号输入所述强度调制器的射频端口关闭光电振荡器回路。
进一步地，在所述步骤S2中，经所述第一光耦合器分成两个支路信号分别经第一延时线和第二延时线进行传输。
进一步地，在所述步骤S2中，经第一延时线的振荡环路的信号通过光衰减器调节支路的光功率后，经光可调延时线匹配注入环路的延时。
进一步地，在所述步骤S2中，所述振荡环路信号经光可调延时线后，经第一光电探测器转换成微波信号。
进一步地，在所述步骤S2中，经第二延时线的注入环路的信号经光衰减器调节支路的光功率后，通过第二光电探测器转换成微波信号。
进一步地，在所述步骤S3中，经所述第一电耦合器传输至所述第二电耦合器的所述微波信号，经由电放大器放大，经带通滤波器进行滤波后由所述第二电耦合器分成两路信号。
进一步地，在所述步骤S2中，所述注入环路的信号经所述第二光衰减器衰减至保持小于振荡阈值。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明主要是同时利用了自注入锁定和外注入锁定技术，对信号相位噪声的近载频和远载频性能同时实现较大提升，并在这种结构的基础上，产生具有低相位噪声性能的超带宽线性调频(LFM)信号，即在自注入锁定操作基础上，外注入一个宽带的线性调频信号，利用OEO特性，提升线性调频信号的近载频和远载频的相位噪声性能，可以产生任意中心频率和带宽的低相位噪声的线性调频波形，而具有大时间带宽积的线性调频波形在雷达探测、通信等技术领域有着更广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明所述基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法的流程图；
图2为本发明所述基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，其为本发明所述基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法的流程图。
本发明实施例所述基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生系统，包括：
步骤S1、将激光器输出的光在强度调制器出进行信号强度调制；
步骤S2、将经强度调制器调制后的信号经第一光耦合器分成两个支路信号，分别在两个环路中传输；
步骤S3、将两个环路中输出的信号经第一电耦合器传输至第二电耦合器后再次分成两路信号；
步骤S4、所述第二电耦合器将一路信号传输至电频谱分析仪和数字存储示波器进行分析，所述第二电耦合器将另一路信号输入所述强度调制器的射频端口关闭光电振荡器回路。
本发明实施例所述基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生系统，在所述步骤S2中，经所述第一光耦合器分成两个支路信号分别经第一延时线和第二延时线进行传输。
本发明实施例所述基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生系统，在所述步骤S2中，经第一延时线的振荡环路的信号通过光衰减器调节支路的光功率后，经光可调延时线匹配注入环路的延时。
本发明实施例所述基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生系统，在所述步骤S2中，所述振荡环路信号经光可调延时线后，经第一光电探测器转换成微波信号。
本发明实施例所述基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生系统，在所述步骤S2中，经第二延时线的注入环路的信号经光衰减器调节支路的光功率后，通过第二光电探测器转换成微波信号。
本发明实施例所述基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生系统，在所述步骤S3中，经所述第一电耦合器传输至所述第二电耦合器的所述微波信号，经由电放大器放大，经带通滤波器进行滤波后由所述第二电耦合器分成两路信号。
本发明实施例所述基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生系统，在所述步骤S2中，所述注入环路的信号经所述第二光衰减器衰减至保持小于振荡阈值。
请参阅图2所示，其为本发明所述基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生系统的结构示意图。
具体而言，激光器输出的光在强度调制器处进行信号的强度调制，在强度调制器的输出端经过一个光耦合器分成两个支路信号，分别在两个环路中传输，其中两个环路中均引入了光衰减器，用以调节回路的光功率，振荡环路1还引入了一个光可调延时线用来匹配注入环路的延时，两个支路信号通过光电探测器转换成微波信号。然后由电放大器放大，并通过一个带通滤波器进行滤波，然后经过一个电耦合器分成两路信号，一路传输至电频谱分析仪(ESA)和数字存储示波器(OSC)分析，一个与来自外部射频信号源输出信号耦合输入到强度调制器的射频端口以关闭OEO回路。
为了实现自注入锁定，注入环路中通过调节光衰减器使环路功率一直处于振荡阈值以下，保证了这一环路信号的信号不产生振荡，而振荡环路则是自由振荡状态，并通过调节光可调延时线，实现对注入环路的相位匹配，以达到自注入锁定效果。而外注入锁定的实现是在强度调制器的射频端口耦合一个中心频率和带宽与环路带通滤波器匹配，并且周期与环路延时匹配的线性调频信号，以实现外注入锁定。通过调节所使用的滤波器的带宽和中心频率，可以产生具有任意中心频率和超带宽的大时间带宽积的线性调频信号，用以满足雷达和通信探测等不同领域的需求。
本发明不仅适用于基于注入锁定技术产生任意中心频率和带宽的低相位噪声的大时间带宽积的线性调频波形，还适用于产生基于光电振荡器的低相位噪声和高边模抑制比的单频微波信号。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法，其特征在于，包括：
步骤S1、将激光器输出的光在强度调制器出进行信号强度调制；
步骤S2、将经强度调制器调制后的信号经第一光耦合器分成两个支路信号，分别在两个环路中传输；
步骤S3、将两个环路中输出的信号经第一电耦合器传输至第二电耦合器后再次分成两路信号；
步骤S4、所述第二电耦合器将一路信号传输至电频谱分析仪和数字存储示波器进行分析，所述第二电耦合器将另一路信号输入所述强度调制器的射频端口关闭光电振荡器回路。
2.根据权利要求1所述的基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法，其特征在于，在所述步骤S2中，经所述第一光耦合器分成两个支路信号分别经第一延时线和第二延时线进行传输。
3.根据权利要求2所述的基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法，其特征在于，在所述步骤S2中，经第一延时线的振荡环路的信号通过光衰减器调节支路的光功率后，经光可调延时线匹配注入环路的延时。
4.根据权利要求3所述的基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述振荡环路信号经光可调延时线后，经第一光电探测器转换成微波信号。
5.根据权利要求4所述的基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法，其特征在于，在所述步骤S2中，经第二延时线的注入环路的信号经光衰减器调节支路的光功率后，通过第二光电探测器转换成微波信号。
6.根据权利要求5所述的基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法，其特征在于，在所述步骤S3中，经所述第一电耦合器传输至所述第二电耦合器的所述微波信号，经由电放大器放大，经带通滤波器进行滤波后由所述第二电耦合器分成两路信号。
7.根据权利要求6所述的基于双注入锁定的高质量宽带微波信号产生方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述注入环路的信号经所述第二光衰减器衰减至保持小于振荡阈值。
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