CN115208475B - 上下变频一体化的宽带射频前端系统和射频信号收发方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种上下变频一体化的宽带射频前端系统和射频信号收发方法，上下变频一体化的宽带射频前端系统包括：激光器、光分束器、上变频光发射前端和下变频光接收前端；本发明通过设置上变频光发射前端实现激光器发出的光载波信号的上行信号的变频，以及通过下变频光发射前端实现激光器发出的光载波信号的下行信号的变频，且上行信号和下行信号的变频一致，使得本发明的上下变频一体化的宽带射频前端系统在实现上下行信号变频的过程中的结构简单，有效避免了信号串扰的问题，有效提升系统的性能。

Description

上下变频一体化的宽带射频前端系统和射频信号收发方法
技术领域
本发明涉及雷达应用领域和微波光子技术领域，尤其涉及一种上下变频一体化的宽带射频前端系统和射频信号收发方法。
背景技术
随着信息化技术的发展，射频前端系统不断发展，射频前端的主要功能就是进行射频信号的发射和接收，当射频信号同时发射和接收时需要互不干扰，为了解决射频前端系统在进行信号收发过程中出现的一系列问题，一体化概念应运而生。
90年代，美国国防部高级研究计划局(DAPRA)开展了能同时支持雷达、通信和电子战的天线阵列研究(Hemmi C,Dover R T,Vespa A,et al.“Advanced shared apertureprogram(ASAP)array design,”IEEE Proceedings of International Symposium onPhased Array Systems and Technology.278-282(1996))，在天线阵列研究中提出一体化共用的概念。面向卫星应用，美国哈里斯公司设计了基于微波光子频率变换技术的软件定义有效载荷(SDP)(Mast A,Middleton C,Meredith S,et al.“Extending frequency andbandwidth through the use of agile,high dynamic range photonic converters,”IEEE Aerospace Conference,1-5(2012))，美国哈里斯公司对一体化概念进行了拓展和延伸。基于电光调制器的超外差变频技术(Zheng D,Pan W,Yan L,et al.“Microwavephotonic down-conversion based on phase modulation and Brillouin-assistednotch-filtering,”SPIE/COS Photonics Asia.International Society for Optics andPhotonics,927914-927916(2014))，将射频信号和本振信号分别通过调制器转移到光域上，然后再通过光电探测器进行拍频来获得上变频或下变频信号。基于OEO的微波光子变频技术(Yuchen S,Han X Y,Li M,et al.“Microwave down-conversion by a tunableoptoelectronic oscillator based on PS-FBG and polarization multiplexed dual-loop,”IEEE Trans.Microw.Theory Tech,67(5):2095-2102(2019))利用OEO产生高频本振信号与射频输入信号进行光混频实现无外部本振输入的微波光子频率变换。基于OEO的射频接收方法(X.Zhang,et al.,“Low-power RF signal detection with wideband rangebased on an optically injected optoelectronic oscillator,”Optics Letters,47(3):686-689(2022))实现了低功率信号的探测。
现有技术中一体化都是系统层面的一体化，对于射频前端，在发射端需要上变频，在接收端需要下变频，实现上下变频的功能共用有利于系统一体化发展和技术模块化应用。但是，对于一体化构造，雷达射频前端系统是将单一功能的子模块简单堆叠来实现多功能的协同管控，由于进行模块堆叠使得上下变频一体化的构造会使整体结构复杂，由于结构复杂在进行工作过程中就会产生串扰现象，致使系统性能低。
发明内容
为此，本发明提供一种上下变频一体化的宽带射频前端系统和射频信号收发方法，可以解决结构复杂的问题。
为实现上述目的，本发明一方面提供一种上下变频一体化的宽带射频前端系统，该上下变频一体化的宽带射频前端系统包括：激光器、光分束器、上变频光发射前端和下变频光接收前端，激光器与光分束器通过单模光纤连接，所述激光器用以输出光载波，所述光分束器用以将光载波进行分路，分为两路，其中的一路光载波进入上变频光发射前端，另一路光载波进入下变频光接收前端，变频光发射前端接收到光载波之后，对光载波进行变频之后发出第一变频信号和振荡信号；下变频光接收前端用以接收第一变频信号、振荡信号和另一路光载波，之后进行中频信号的输出。
进一步地，所述上变频光发射前端包括：调制信号支路和第一振荡信号回路，调制信号支路与第一振荡信号回路通过单模光纤连接；调制信号支路包括：第一双平行马赫曾德尔调制器、电移相器和第一电功分器，第一双平行马赫曾德尔调制器、电移相器和第一电功分器通过射频电缆连接，调制信号支路实现了载波抑制的单边带调制，第一双平行马赫曾德尔调制器输出上边带光信号；第一振荡信号回路包括：第二双平行马赫曾德尔调制器、环形器、第一光放大器、第一光电探测器、低噪声电放大器、第二电功分器和发射天线，第二双平行马赫曾德尔调制器、环形器、第一光放大器和第一光电探测器通过单模光纤依次连接，第一光电探测器、低噪声电放大器、第二电功分器、发射天线和第二双平行马赫曾德尔调制器通过射频电缆连接，第一振荡信号回路实现上变频信号输出。
进一步地，所述下变频光接收前端包括：第二振荡信号回路，第二振荡信号回路包括：第三双平行马赫曾德尔调制器、光耦合器、延时模块、第二光放大器、第二光电探测器、低通滤波器、第三电功分器、电耦合器和接收天线，第三双平行马赫曾德尔调制器、光耦合器、延时模块、第二光放大器和第二光电探测器通过单模光纤依次连接，第二光电探测器、低通滤波器、第三电功分器、电耦合器、接收天线和第三双平行马赫曾德尔调制器通过射频电缆连接，第二振荡信号回路实现下变频信号输出。
进一步地，所述激光器为分布式反馈激光器。
进一步地，所述中频输入信号源为任意信号发生器。
进一步地，所述延时模板为调谐延时线。
进一步地，所述光放大器为掺铒单模光纤放大器。
另一方面，本发明还提供了一种应用于所述上下变频一体化的宽带射频前端系统的射频信号收发方法，该方法包括：
输出光载波；
将光载波进行分路，分为两路，其中的一路光载波进入上变频光发射前端，另一路光载波进入下变频光接收前端，变频光发射前端接收到光载波之后，对光载波进行变频之后发出第一变频信号和振荡信号；
接收第一变频信号、振荡信号和另一路光载波，之后进行中频信号的输出。
进一步地，所述射频信号收发方法包括：其中的一路光载波进入上变频光发射前端中的第一双平行马赫曾德尔调制器，中频信号进入第一电功分器，第一电功分器将中频信号进行分路，分为两路，其中一路中频信号直接进入第一双平行马赫曾德尔调制器上支路中，另一路中频信号经电移相器90度相移后进入第一双平行马赫曾德尔调制器下支路中，通过调控第一双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置产生载波抑制单边带调制光信号，之后，将载波抑制单边带调制光信号作为载波输入至第二双平行马赫曾德尔调制器，并通过调控直流偏置进行等效相位调制，输出上边带光信号和下边带光信号，随后上边带光信号和下边带光信号进入相移布拉格光栅，相移布拉格光栅透射出上边带光信号，完成相位到强度调制的转换，相移布拉格光栅反射回来的上边带光信号和下边带光信号进入环形器再输出，输出的上边带光信号和下边带光信号进入光放大器，上边带光信号和下边带光信号经过放大器放大后进入第一光电探测器中解调，解调信号进入低噪声放大器，解调信号经低噪声放大器放大后进入第二电功分器，第二电功分器信号进行分路，分为两路，其中一路信号输入至第二双平行马赫曾德尔调制器，形成振荡信号回路，另一路信号输出射频信号至发射天线，在振荡信号回路实现振荡后完成上变频输出。
进一步地，所述射频信号收发方法包括：另一路光载波进入下变频光接收前端中的第三双平行马赫曾德尔调制器，接收天线接收到的射频信号与中频信号进入电耦合器，经过电耦合器耦合后的信号进入第三双平行马赫曾德尔调制器，第三双平行马赫曾德尔调制器通过调控直流偏置输出载波抑制单边带调制光信号，之后与相移布拉格光栅透射的上边带光信号进入光耦合器，耦合后的上边带光信号进入延时模块，延时模块通过设置延时与发射端单模光纤的延时一致，上边带光信号进入第二光放大器，第二光放大器将上边带光信号放大后进入第二光电探测器，第二光电探测器对上边带光信号进行解调，解调信号进入低通滤波器，低通滤波器将中频信号滤出，中频信号进入第三电功分器，第三电功分器将信号进行分路，分为两路，其中一路进入电耦合器与天线接收的射频信号进行耦合，耦合后的信号进入第三双平行马赫曾德尔调制器形成振荡信号回路，另一路直接输出下变频信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明实施例通过设置上变频光发射前端实现激光器发出的光载波信号的上行信号的变频，以及通过下变频光发射前端实现激光器发出的光载波信号的下行信号的变频，且上行信号和下行信号的变频一致，使得本发明实施例中的上下变频一体化的宽带射频前端系统在实现上下行信号变频的过程中的结构简单，有效避免了信号串扰的问题，有效提升系统的性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的上下变频一体化的宽带射频前端系统的原理框图；
图2为本发明实施例中的标记点对应的光谱示意图。
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，图1为本发明实施例提供的上下变频一体化的宽带射频前端系统的原理框图，在图1中的实线表示光路，虚线表示电路，上下变频一体化的宽带射频前端系统包括：激光器、光分束器、上变频光发射前端和下变频光接收前端，激光器与光分束器通过单模光纤连接，所述激光器用以输出光载波，所述光分束器用以将光载波进行分路，分为两路，其中的一路光载波进入上变频光发射前端，另一路光载波进入下变频光接收前端，变频光发射前端接收到光载波之后，对光载波进行变频之后发出第一变频信号和振荡信号；下变频光接收前端用以接收第一变频信号、振荡信号和另一路光载波，之后进行中频信号的输出。
具体而言，本发明实施例通过设置上变频光发射前端实现激光器发出的光载波信号的上行信号的变频，以及通过下变频发发射前端实现激光器发出的光载波信号的下行信号的变频，且上行信号和下行信号的变频一致，使得本发明实施例中的上下变频一体化的宽带射频前端系统在实现上下行信号变频的过程中的结构简单，有效避免了信号串扰的问题，有效提升系统的性能。
所述上变频光发射前端包括：调制信号支路和第一振荡信号回路，调制信号支路与第一振荡信号回路通过单模光纤连接；调制信号支路包括：第一双平行马赫曾德尔调制器、电移相器和第一电功分器，第一双平行马赫曾德尔调制器、电移相器和第一电功分器通过射频电缆连接，调制信号支路实现了载波抑制的单边带调制，第一双平行马赫曾德尔调制器输出上边带光信号；第一振荡信号回路包括：第二双平行马赫曾德尔调制器、环形器、第一光放大器、第一光电探测器、低噪声电放大器、第二电功分器和发射天线，第二双平行马赫曾德尔调制器、环形器、第一光放大器和第一光电探测器通过单模光纤依次连接，第一光电探测器、低噪声电放大器、第二电功分器、发射天线和第二双平行马赫曾德尔调制器通过射频电缆连接，第一振荡信号回路实现上变频信号输出。
具体而言，本发明实施例中的上变频光发射前端，通过调制信号支路和第一振荡信号回路实现上变频信号的输出，可以通过改变激光器的频率进而改变上变频信号的频率，可实现不同频段的上变频，有效提高上变频光发射前端输出的上变频的效率。
所述下变频光接收前端包括：第二振荡信号回路，第二振荡信号回路包括：第三双平行马赫曾德尔调制器、光耦合器、延时模块、第二光放大器、第二光电探测器、低通滤波器、第三电功分器、电耦合器和接收天线，第三双平行马赫曾德尔调制器、光耦合器、延时模块、第二光放大器和第二光电探测器通过单模单模光纤依次连接，第二光电探测器、低通滤波器、第三电功分器、电耦合器、接收天线和第三双平行马赫曾德尔调制器通过射频电缆连接，第二振荡信号回路实现下变频信号输出。
具体而言，本发明实施例中的下变频光接收前端实现了下变频信号的输出，实现了收发频率一致，使得本发明实施例中的上下变频一体化的宽带射频前端系统在实现上下行信号变频的过程中的结构简单，有效避免了信号串扰的问题，有效提升系统的性能。
所述激光器为分布式反馈激光器，还可以是法布里-珀罗激光器和DBR激光器，但分布式反馈激光器比法布里-珀罗激光器和DBR激光器稳定，可以产生稳定的光载波，进而提升系统的性能。
所述中频输入信号源为任意信号发生器(AWG)，任意信号发生器(AWG)用于给被测通信系统提供所需的各种信号，可以产生本发明实施例中上下变频一体化的宽带射频前端系统所需的中频信号，具有普适性。
所述延时模块为调谐延时线，调谐延时线可以对信号进行延时，通过设置延时与发射端单模光纤的延时一致，实现对信号的缓存、同步，进而提升系统的效率。
所述光放大器为掺铒单模光纤放大器，单模光纤放大器还有掺铥单模光纤放大器和掺镨单模光纤放大器，但是掺铒单模光纤放大器的增益带较宽，使得对光信号放大的倍数大，产生的光信号噪声指数低，信号扰乱小，进而提高系统稳定性。
具体而言，本发明实施例还提供一种应用上下变频一体化的宽带射频前端系统的射频信号收发方法，该方法包括：
输出光载波；
将光载波进行分路，分为两路，其中的一路光载波进入上变频光发射前端，另一路光载波进入下变频光接收前端，变频光发射前端接收到光载波之后，对光载波进行变频之后发出第一变频信号和振荡信号；
接收第一变频信号、振荡信号和另一路光载波，之后进行中频信号的输出。
具体而言，其中一路光载波进入上变频光发射前端中的第一双平行双平行马赫曾德尔调制器，中频信号进入第一电功分器，第一电功分器将中频信号进行分路，分为两路，其中一路中频信号直接进入第一双平行马赫曾德尔调制器上支路中，另一路中频信号经电移相器90度相移后进入第一双平行马赫曾德尔调制器下支路中，通过调控第一双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置产生载波抑制单边带调制光信号，之后，将载波抑制单边带调制光信号作为载波输入至第二双平行马赫曾德尔调制器，并通过调控直流偏置进行等效相位调制，输出上边带光信号和下边带光信号，随后上边带光信号和下边带光信号进入相移布拉格光栅，相移布拉格光栅透射出上边带光信号，完成相位到强度调制的转换，相移布拉格光栅反射回来的上边带光信号和下边带光信号进入环形器再输出，输出的上边带光信号和下边带光信号进入光放大器，上边带光信号和下边带光信号经过放大器放大后进入第一光电探测器中解调，解调信号进入低噪声放大器，解调信号经低噪声放大器放大后进入第二电功分器，第二电功分器信号进行分路，分为两路，其中一路信号输入至第二双平行马赫曾德尔调制器，形成振荡信号回路，另一路信号输出射频信号至发射天线，在振荡信号回路实现振荡后完成上变频输出。
具体而言，另一路光载波进入下变频光接收前端中的第三双平行马赫曾德尔调制器，接收天线接收到的射频信号与中频信号进入电耦合器，经过电耦合器耦合后的信号进入第三双平行马赫曾德尔调制器，第三双平行马赫曾德尔调制器通过调控直流偏置输出载波抑制单边带调制信号，之后与相移布拉格光栅透射的上边带光信号进入光耦合器，耦合后的上边带光信号进入延时模块，延时模块通过设置延时与发射端单模光纤的延时一致，上边带光信号进入第二光放大器，第二光放大器将上边带光信号放大后进入第二光电探测器，第二光电探测器对上边带光信号进行解调，解调信号进入低通滤波器，低通滤波器将中频信号滤出，中频信号进入第三电功分器，第三电功分器将信号进行分路，分为两路，其中一路进入电耦合器与天线接收的射频信号进行耦合，耦合后的信号进入第三双平行马赫曾德尔调制器形成振荡信号回路，另一路直接输出下变频信号。
具体而言，本发明实施例提供的射频信号收发方法具备上下变频一体化的宽带射频前端系统的相同或相应的技术特征，能够实现相同的技术效果，在此不再赘述。
具体而言，请参阅图2所示，图2为本发明实施例提供的标记点对应的光谱示意图，标记点光谱包括：A点光谱、B点光谱、C点光谱、D点光谱、E点光谱和F点光谱，所述A点光谱为第一双平行马赫曾德尔调制器输出的光谱，所述B点光谱为第二双平行马赫曾德尔调制器输出的光谱，所述C点光谱为进入第一光电探测器的光谱，所述D点光谱为第三双平行马赫曾德尔调制器输出的光谱，所述E点光谱为相移布拉格光栅透射的光谱，所述F点光谱为进入第二光电探测器的光谱。
具体而言，本发明所述上下变频一体化的宽带射频前端系统的射频信号收发方法，包括：
激光器输出频率为ω0的光载波到光分束器，光分束器将光载波进行分路，分为两路，其中的一路光载波进入上变频光发射前端中的第一双平行马赫曾德尔调制器，另一路光载波进入第三双平行马赫曾德尔调制器，频率为ωIF的中频信号进入第一电功分器，第一电功分器将中频信号进行分路，分为两路，其中一路中频信号直接进入第一双平行马赫曾德尔调制器上支路中，另一路中频信号经电移相器90度相移后进入第一双平行马赫曾德尔调制器下支路中，通过调控第一双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置产生载波抑制单边带调制光信号如图2中A点光谱，边带频率为ω0+ωIF；之后，将载波抑制单边带调制光信号作为载波输入至第二双平行马赫曾德尔调制器，并通过调控直流偏置进行等效相位调制如图2中B点光谱，输出上边带频率为ω0+ωLO的光信号和下边带频率为ω0+2ωIF-ωLO的光信号，所述ωLO为本振信号频率，随后上边带光信号和下边带光信号进入凹口频率为ω0+ωLO的相移布拉格光栅，相移布拉格光栅透射出上边带光信号，完成相位到强度调制的转换；相移布拉格光栅反射回来的上边带光信号和下边带光信号进入环形器再输出如图2中C点光谱，上边带光信号和下边带光信号进入光放大器，上边带光信号和下边带光信号经过放大器放大后进入第一光电探测器中解调，解调信号进入低噪声放大器，解调信号经低噪声放大器放大后进入第二电功分器，第二电功分器信号进行分路，分为两路，其中一路信号输入至第二双平行马赫曾德尔调制器，形成振荡信号回路，另一路信号输出射频信号至发射天线。在振荡信号回路实现振荡后完成上变频输出，表示为：
ωRF＝(ω0+ωIF)-(ω0+2ωIF-ωLO)＝ωLO-ωIF (1)
由于相移布拉格光栅凹口频率ω0+ωLO为固定值，当输入中频信号频率ωIF不变时，可以调谐激光器频率ω0来改变上变频的射频输出频率ωRF，即可实现不同频段的上变频。当设置激光器进行扫频时，还可以实现宽带中频信号的上变频输出。
另一路光载波进入下变频光接收前端中的第三双平行马赫曾德尔调制器，接收天线接收到频率为ωRF的射频信号与频率为ωIF的中频信号进入电耦合器，经过电耦合器耦合后的信号进入第三双平行马赫曾德尔调制器，第三双平行马赫曾德尔调制器通过调控直流偏置输出载波抑制单边带调制光信号，如图2中D点光谱，边带频率分别为ω0+ωIF和ω0+ωRF，之后与如图2中E点光谱的相移布拉格光栅透射的上边带光信号进入光耦合器,耦合后的上边带光信号如图2中F点光谱，耦合后的上边带光信号进入延时模块，延时模块通过设置延时与发射端单模光纤的延时一致，上边带光信号进入第二光放大器，第二光放大器将上边带光信号放大后进入第二光电探测器，第二光电探测器对上边带光信号进行解调；解调信号进入低通滤波器，低通滤波器将中频信号滤出，中频信号进入第三电功分器，第三电功分器将信号进行分路，分为两路，其中一路进入电耦合器与天线接收的射频信号进行耦合，耦合后的信号进入第三双平行马赫曾德尔调制器形成振荡信号回路，另一路直接输出下变频信号，频率为：
ωdown＝ωRF-ωLO (2)
由公式(1)和公式(2)可推导出ωdown＝ωIF，实现了收发频率的一致。
本发明所述射频信号收发方法是通过设置上变频光发射前端实现激光器发出的光载波信号的上行信号的变频，以及通过下变频光发射前端实现激光器发出的光载波信号的下行信号的变频，且上行信号和下行信号的变频一致，使得本发明实施例中的上下变频一体化的宽带射频前端系统在实现上下行信号变频的过程中的结构简单，有效避免了信号串扰的问题，有效提升系统的性能。
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 (8)

1.一种上下变频一体化的宽带射频前端系统，其特征在于，包括：激光器、光分束器、上变频光发射前端和下变频光接收前端，激光器与光分束器通过单模光纤连接，所述激光器用以输出光载波，所述光分束器用以将光载波进行分路，分为两路，
其中的一路光载波进入上变频光发射前端，另一路光载波进入下变频光接收前端，
上变频光发射前端接收到光载波之后，对光载波进行变频之后发出第一变频信号和振荡信号；
所述上变频光发射前端包括: 调制信号支路和第一振荡信号回路，调制信号支路与第一振荡信号回路通过单模光纤连接；
调制信号支路包括：第一双平行马赫曾德尔调制器、电移相器和第一电功分器，第一双平行马赫曾德尔调制器、电移相器和第一电功分器通过射频电缆连接，调制信号支路实现了载波抑制的单边带调制，第一双平行马赫曾德尔调制器输出上边带光信号；
第一振荡信号回路包括：第二双平行马赫曾德尔调制器、环形器、第一光放大器、第一光电探测器、低噪声电放大器、第二电功分器和发射天线，第二双平行马赫曾德尔调制器、环形器、第一光放大器和第一光电探测器通过单模光纤依次连接，第一光电探测器、低噪声电放大器、第二电功分器、发射天线和第二双平行马赫曾德尔调制器通过射频电缆连接，第一振荡信号回路实现上变频信号输出；
其中一路光载波进入上变频光发射前端中的第一双平行马赫曾德尔调制器，中频输入信号进入第一电功分器，第一电功分器将中频信号进行分路，分为两路，其中一路中频信号直接进入第一双平行马赫曾德尔调制器上支路中，另一路中频信号经电移相器90度相移后进入第一双平行马赫曾德尔调制器下支路中，通过调控第一双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置产生载波抑制单边带调制光信号，之后，将载波抑制单边带调制光信号作为载波输入至第二双平行马赫曾德尔调制器，并通过调控直流偏置进行等效相位调制，输出上边带光信号和下边带光信号，随后上边带光信号和下边带光信号进入相移布拉格光栅，相移布拉格光栅透射出上边带光信号，完成相位到强度调制的转换，相移布拉格光栅反射回来的上边带光信号和下边带光信号进入环形器再输出，输出的上边带光信号和下边带光信号进入第一光放大器，上边带光信号和下边带光信号经过第一光放大器放大后进入第一光电探测器中解调，解调信号进入低噪声电放大器，解调信号经低噪声电放大器放大后进入第二电功分器，第二电功分器信号进行分路，分为两路，其中一路信号输入至第二双平行马赫曾德尔调制器，形成振荡信号回路，另一路信号输出射频信号至发射天线，在振荡信号回路实现振荡后完成上变频输出；
下变频光接收前端用以接收第一变频信号、振荡信号和另一路光载波，之后进行中频信号的输出；
所述下变频光接收前端包括：第二振荡信号回路，第二振荡信号回路包括：第三双平行马赫曾德尔调制器、光耦合器、延时模块、第二光放大器、第二光电探测器、低通滤波器、第三电功分器、电耦合器和接收天线，第三双平行马赫曾德尔调制器、光耦合器、延时模块、第二光放大器和第二光电探测器通过单模光纤依次连接，第二光电探测器、低通滤波器、第三电功分器、电耦合器、接收天线和第三双平行马赫曾德尔调制器通过射频电缆连接，第二振荡信号回路实现下变频信号输出；
另一路光载波进入下变频光接收前端中的第三双平行马赫曾德尔调制器，接收天线接收到的射频信号与中频信号进入电耦合器，经过电耦合器耦合后的信号进入第三双平行马赫曾德尔调制器，第三双平行马赫曾德尔调制器通过调控直流偏置输出载波抑制单边带调制光信号，之后与相移布拉格光栅透射的上边带光信号进入光耦合器，耦合后的上边带光信号进入延时模块，延时模块通过设置延时与上变频光发射前端单模光纤的延时一致，上边带光信号进入第二光放大器，第二光放大器将上边带光信号放大后进入第二光电探测器，第二光电探测器对上边带光信号进行解调，解调信号进入低通滤波器，低通滤波器将中频信号滤出，中频信号进入第三电功分器，第三电功分器将信号进行分路，分为两路，其中一路进入电耦合器与接收天线的射频信号进行耦合，耦合后的信号进入第三双平行马赫曾德尔调制器形成振荡信号回路，另一路直接输出下变频信号。
2.根据权利要求1所述的上下变频一体化的宽带射频前端系统，其特征在于，所述激光器为分布式反馈激光器。
3.根据权利要求2所述的上下变频一体化的宽带射频前端系统，其特征在于，所述中频输入信号由任意信号发生器提供。
4.根据权利要求3所述的上下变频一体化的宽带射频前端系统，其特征在于，所述延时模块为调谐延时线。
5.根据权利要求4所述的上下变频一体化的宽带射频前端系统，其特征在于，所述第一光放大器和所述第二光放大器均为掺铒单模光纤放大器。
6.一种应用权利要求1-5任一项所述的上下变频一体化的宽带射频前端系统的射频信号收发方法，其特征在于，包括：
输出光载波；
将光载波进行分路，分为两路，其中的一路光载波进入上变频光发射前端，另一路光载波进入下变频光接收前端，上变频光发射前端接收到光载波之后，对光载波进行变频之后发出第一变频信号和振荡信号；
接收第一变频信号、振荡信号和另一路光载波，之后进行中频信号的输出。
7.根据权利要求6所述的射频信号收发方法，其特征在于，其中一路光载波进入上变频光发射前端中的第一双平行马赫曾德尔调制器，中频信号进入第一电功分器，第一电功分器将中频信号进行分路，分为两路，其中一路中频信号直接进入第一双平行马赫曾德尔调制器上支路中，另一路中频信号经电移相器90度相移后进入第一双平行马赫曾德尔调制器下支路中，通过调控第一双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置产生载波抑制单边带调制光信号，之后，将载波抑制单边带调制光信号作为载波输入至第二双平行马赫曾德尔调制器，并通过调控直流偏置进行等效相位调制，输出上边带光信号和下边带光信号，随后上边带光信号和下边带光信号进入相移布拉格光栅，相移布拉格光栅透射出上边带光信号，完成相位到强度调制的转换，相移布拉格光栅反射回来的上边带光信号和下边带光信号进入环形器再输出，输出的上边带光信号和下边带光信号进入第一光放大器，上边带光信号和下边带光信号经过第一光放大器放大后进入第一光电探测器中解调，解调信号进入低噪声电放大器，解调信号经低噪声电放大器放大后进入第二电功分器，第二电功分器信号进行分路，分为两路，其中一路信号输入至第二双平行马赫曾德尔调制器，形成振荡信号回路，另一路信号输出射频信号至发射天线，在振荡信号回路实现振荡后完成上变频输出。
8.根据权利要求7所述的射频信号收发方法，其特征在于，另一路光载波进入下变频光接收前端中的第三双平行马赫曾德尔调制器，接收天线接收到的射频信号与中频信号进入电耦合器，经过电耦合器耦合后的信号进入第三双平行马赫曾德尔调制器，第三双平行马赫曾德尔调制器通过调控直流偏置输出载波抑制单边带调制光信号，之后与相移布拉格光栅透射的上边带光信号进入光耦合器，耦合后的上边带光信号进入延时模块，延时模块通过设置延时与上变频光发射前端单模光纤的延时一致，上边带光信号进入第二光放大器，第二光放大器将上边带光信号放大后进入第二光电探测器，第二光电探测器对上边带光信号进行解调，解调信号进入低通滤波器，低通滤波器将中频信号滤出，中频信号进入第三电功分器，第三电功分器将信号进行分路，分为两路，其中一路进入电耦合器与接收天线接收的射频信号进行耦合，耦合后的信号进入第三双平行马赫曾德尔调制器形成振荡信号回路，另一路直接输出下变频信号。
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