CN115728749A - 一种宽带信号多普勒移频系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽带信号多普勒移频系统及处理方法，属于宽带射频信号处理技术领域，所述系统包括多路光波发生单元、光电转换单元、以及N个包括射频信号输入端的光处理单元；所述处理方法包括多路光波发生单元输出一路本振光和N路并行的直流光；一路本振光输入至光电转换单元，每路直流光输入至对应的一个光处理单元中转化为光信号；转化输出的N路光信号再输入至光电转换单元中，与输入的本振光转化为移频信号。本发明通过将多个射频信号调制于光波上，采用光学技术同时对多个调制光信号进行相干处理，再由光电转换得到串行输出的多个多普勒移频信号，在性能水平、实现架构等方面具有明显优势。

Description

一种宽带信号多普勒移频系统及处理方法

技术领域

本发明属于宽带射频信号处理技术领域，具体涉及一种宽带信号多普勒移频系统及处理方法。

背景技术

电子战设备处理接收外部威胁雷达信号，产生有效的干扰信号，从而实现对目标的对抗功能。针对脉冲多普勒雷达，为了破坏其正常的跟踪功能，电子战设备需要具备速度维的精确干扰能力。这就要求电子战设备必须对接收的宽带雷达信号在合理的平台运动速度范围内进行多普勒移频，保证产生的干扰信号进入雷达能够实现有效的压制或欺骗效果。

目前，电子战设备主要通过数字射频存储器(DRFM)实现干扰信号产生功能。数字射频存储器首先将接收的射频信号变换为中频信号，对中频信号进行模拟数字转换，然后在数字处理器中对数字信号进行多普勒移频处理，再通过数字模拟转换为中频信号，最后将中频信号变换为射频信号。由于受到数字处理能力的限制，数字射频存储器的瞬时带宽有限(典型值为1GHz)，在一段时间仅能对单个窄带中频信号进行处理，不能同时处理接收的多个宽带射频信号，而且响应时间慢(典型值为200ns)，因此数字射频存储器在宽带多目标干扰中存在很多问题。

因此，本发明提供了一种宽带信号多普勒移频系统及处理方法，以至少解决上述部分技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种宽带信号多普勒移频系统及处理方法，解决现有的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种宽带信号多普勒移频系统，包括多路光波发生单元、光电转换单元、以及N个包括射频信号输入端的光处理单元，所述多路光波发生单元包括本振光输出端和N个直流光输出端，所述N个直流光输出端分别连接N个光处理单元，所述N个光处理单元的输出端和所述本振光输出端均连接光信号转换单元。

进一步地，所述多路光波发生单元包括激光器、与激光器相连接的1×2光耦合器A、以及与1×2光耦合器A相连接的1×N光耦合器A，所述1×2光耦合器A包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端为所述本振光输出端，所述第二输出端连接1×N光耦合器A，所述1×N光耦合器A包括N个直流光输出端。

进一步地，所述光处理单元包括与直流光输出端相连接的光强度调制器、与光强度调制器相连接的光滤波器、以及与光滤波器相连接的光相位调制器，所述光强度调制器包括射频信号输入端。

进一步地，所述光电转换单元包括与光强度调制器相连接的1×N光耦合器B、与本振光输出端和1×N光耦合器B相连接的1×2光耦合器B、以及与1×2光耦合器B相连接的光电探测器。

一种宽带信号多普勒移频系统的处理方法，包括以下步骤：

步骤1、多路光波发生单元输出一路本振光和N路并行的直流光；

步骤2、一路本振光输入至光电转换单元，每路直流光输入至对应的一个光处理单元中转化为光信号；

步骤3、转化输出的N路光信号再输入至光电转换单元中，与输入的本振光转化为移频信号。

进一步地，在所述步骤1中，激光器发出的激光经过1×2光耦合器A，分为两路信号：一路直接输出，作为本振光信号；另一路输入至1×N光耦合器A，输出功率相等的N路直流光信号。

进一步地，所述1×2光耦合器A输出的两路信号的功率相等。

进一步地，在所述步骤2中，每路直流光输入至对应的一个光强度调制器，并经同时输入至光强度调制器的射频信号进行双边带强度调制，再由光滤波器滤除光载波和调制下边带后输出至光相位调制器，再经同时输入光相位调制器的控制信号进行相位调制，输出为对应的一个光信号。

进一步地，在所述步骤3中，N个光相位调制器并行输出的N路光信号输入至1×N光耦合器B耦合为一路合成光信号，再输入至1×2光耦合器B与1×2光耦合器A输出的一路本振光进行叠加和拍差，最后由光电探测器转化为N个移频信号。

进一步地，所述N个移频信号为串行输出。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过将多个宽带射频信号调制在光波上，采用光学技术同时对多个调制光信号进行相干处理，最后再由光电转换得到串行输出的多个多普勒移频信号。本发明提出的方法能够在大瞬时频率范围中同时对多个射频信号进行多普勒移频，在性能水平、实现架构等方面具有明显的优势。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明多路光波发生单元的结构示意图。

图3为本发明光处理单元的结构示意图。

图4为本发明光电转换单元的结构示意图。

图5为本发明采用典型正多普勒移频的光相位调制器的实施例输出的相位变化图。

图6为本发明采用典型负多普勒移频的光相位调制器的实施例输出的相位变化图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-多路光波发生单元、2-光处理单元、3-光电转换单元、11-激光器、12-1×2光耦合器A、13-1×N光耦合器A、21-光强度调制器、22-光滤波器、23-光相位调制器、31-1×N光耦合器B、32-1×2光耦合器B、33-光电探测器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“A”、“B”仅用于描述目的，用于各结构的区别，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-4所示，本发明提供一种宽带信号多普勒移频系统，包括多路光波发生单元1、光电转换单元3、以及N个包括射频信号输入端的光处理单元2，所述多路光波发生单元1包括本振光输出端和N个直流光输出端，所述N个直流光输出端分别连接N个光处理单元2，所述N个光处理单元2的输出端和所述本振光输出端均连接光信号转换单元3。

本发明所述的系统通过将多个宽带射频信号调制在光波上，采用光学技术同时对多个调制光信号进行相干处理，最后再由光电转换得到串行输出的多个多普勒移频信号。

在部分实施例中，所述多路光波发生单元包括激光器11、与激光器相连接的1×2光耦合器A12、以及与1×2光耦合器A12相连接的1×N光耦合器A13，所述1×2光耦合器A12包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端为所述本振光输出端，所述第二输出端连接1×N光耦合器A13，所述1×N光耦合器A13包括N个直流光输出端。

在部分实施例中，所述光处理单元2包括与直流光输出端相连接的光强度调制器21、与光强度调制器21相连接的光滤波器22、以及与光滤波器22相连接的光相位调制器23，所述光强度调制器21包括射频信号输入端。

每个光强度调制器21输入一个对应的宽带射频信号，用于对输入至此处的一路直流光的双边带强度调制，然后调制后的信号输入光滤波器22中进行滤波，并且再输入至光相位调制器23进行相位调制，每个光相位调制器23输入一个对应的控制信号，用于相位调制。

在部分实施例中，所述光电转换单元3包括与光强度调制器21相连接的1×N光耦合器B31、与本振光输出端和1×N光耦合器B31相连接的1×2光耦合器B32、以及与1×2光耦合器B32相连接的光电探测器33。1×N光耦合器B31用于N个光处理单元2输出的N路光信号的耦合，1×2光耦合器B32用于光信号与本振光信号的叠加、拍差，光电探测器33用于移频信号的输出。

一种宽带信号多普勒移频系统的处理方法，包括以下步骤：

步骤1、多路光波发生单元输出一路本振光和N路并行的直流光；

步骤2、一路本振光输入至光电转换单元，每路直流光输入至对应的一个光处理单元中转化为光信号；

步骤3、转化输出的N路光信号再输入至光电转换单元中，与输入的本振光转化为移频信号。

在所述步骤1中，激光器发出的激光经过1×2光耦合器A，分为两路信号：一路直接输出，作为本振光信号；另一路输入至1×N光耦合器A，输出功率相等的N路直流光信号。进一步地，1×2光耦合器A输出的两路信号的功率相等。

在所述步骤2中，每路直流光输入至对应的一个光强度调制器，并经同时输入至光强度调制器的射频信号进行双边带强度调制，再由光滤波器滤除光载波和调制下边带后输出至光相位调制器，再经同时输入光相位调制器的控制信号进行相位调制，输出为对应的一个光信号。进一步地，所述射频信号为宽带射频信号。

在所述步骤3中，N个光相位调制器并行输出的N路光信号输入至1×N光耦合器B耦合为一路合成光信号，再输入至1×2光耦合器B与1×2光耦合器A输出的一路本振光进行叠加和拍差，最后由光电探测器转化为N个移频信号。进一步地，所述N个移频信号为串行输出。

图5为本发明采用典型正多普勒移频的光相位调制器的实施例输出的相位变化图。光相位调制器对输入的单边带调制光信号进行相位调制，当控制信号随时间线性周期增加时，光相位调制器的输出相位也会随着时间线性周期增加。在变化周期内，输出光相位从0线性增加为2π，输出射频信号的多普勒移频量为相位变化斜率与2π的比值，该移频量为正多普勒移频。

图6为本发明采用典型负多普勒移频的光相位调制器的实施例输出的相位变化图。光相位调制器对输入的单边带调制光信号进行相位调制，当控制信号随时间线性周期减小时，光相位调制器的输出相位也会随着时间线性周期减小。在变化周期内，输出光相位从2π线性减小为0，输出射频信号的多普勒移频量为相位变化斜率与2π的比值，该移频量为负多普勒移频。

当系统在不同时间段对多普勒移频有实际要求时，可以根据图5和图6的相位变化波形进行相应的组合设计，从而实现有效的相位控制信号。

本发明所用激光器11、1×2光耦合器、1×N光耦合器、光强度调制器21、光滤波器22、光相位调制器23和光电探测器33均为现有已知电气设备，并且均可在市场上直接购买使用，其结构、电路、以及控制原理均为现有已知技术，因此，关于激光器11、1×2光耦合器、1×N光耦合器、光强度调制器21、光滤波器22、光相位调制器23和光电探测器33的结构、电路、以及控制原理在此不赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种宽带信号多普勒移频系统，其特征在于，包括多路光波发生单元(1)、光电转换单元(3)、以及N个包括射频信号输入端的光处理单元(2)，所述多路光波发生单元(1)包括本振光输出端和N个直流光输出端，所述N个直流光输出端分别连接N个光处理单元(2)，所述N个光处理单元(2)的输出端和所述本振光输出端均连接光信号转换单元(3)。

2.根据权利要求1所述的一种宽带信号多普勒移频系统，其特征在于，所述多路光波发生单元(1)包括激光器(11)、与激光器(11)相连接的1×2光耦合器A(12)、以及与1×2光耦合器A(12)相连接的1×N光耦合器A(13)，所述1×2光耦合器A(12)包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端为所述本振光输出端，所述第二输出端连接1×N光耦合器A(13)，所述1×N光耦合器A(13)包括N个直流光输出端。

3.根据权利要求2所述的一种宽带信号多普勒移频系统，其特征在于，所述光处理单元(2)包括与直流光输出端相连接的光强度调制器(21)、与光强度调制器(21)相连接的光滤波器(22)、以及与光滤波器(22)相连接的光相位调制器(23)，所述光强度调制器(21)包括射频信号输入端。

4.根据权利要求3所述的一种宽带信号多普勒移频系统，其特征在于，所述光电转换单元(3)包括与光强度调制器(21)相连接的1×N光耦合器B(31)、与本振光输出端和1×N光耦合器B(31)相连接的1×2光耦合器B(32)、以及与1×2光耦合器B(32)相连接的光电探测器(33)。

5.一种宽带信号多普勒移频系统的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、多路光波发生单元输出一路本振光和N路并行的直流光；

步骤2、一路本振光输入至光电转换单元，每路直流光输入至对应的一个光处理单元中转化为光信号；

步骤3、转化输出的N路光信号再输入至光电转换单元中，与输入的本振光转化为移频信号。

6.根据权利要求5所述的一种宽带信号多普勒移频系统的处理方法，其特征在于，在所述步骤1中，激光器发出的激光经过1×2光耦合器A，分为两路信号：一路直接输出，作为本振光信号；另一路输入至1×N光耦合器A，输出功率相等的N路直流光信号。

7.根据权利要求6所述的一种宽带信号多普勒移频系统的处理方法，其特征在于，所述1×2光耦合器A输出的两路信号的功率相等。

8.根据权利要求6所述的一种宽带信号多普勒移频系统的处理方法，其特征在于，在所述步骤2中，每路直流光输入至对应的一个光强度调制器，并经同时输入至光强度调制器的射频信号进行双边带强度调制，再由光滤波器滤除光载波和调制下边带后输出至光相位调制器，再经同时输入光相位调制器的控制信号进行相位调制，输出为对应的一个光信号。

9.根据权利要求8所述的一种宽带信号多普勒移频系统的处理方法，其特征在于，在所述步骤3中，N个光相位调制器并行输出的N路光信号输入至1×N光耦合器B耦合为一路合成光信号，再输入至1×2光耦合器B与1×2光耦合器A输出的一路本振光进行叠加和拍差，最后由光电探测器转化为N个移频信号。

10.根据权利要求9所述的一种宽带信号多普勒移频系统的处理方法，其特征在于，所述N个移频信号为串行输出。

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