CN115776337A - 一种微波光子多通道通感测一体化方法 - Google Patents
一种微波光子多通道通感测一体化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115776337A CN115776337A CN202111034702.8A CN202111034702A CN115776337A CN 115776337 A CN115776337 A CN 115776337A CN 202111034702 A CN202111034702 A CN 202111034702A CN 115776337 A CN115776337 A CN 115776337A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical
- signal
- module
- coherent light
- paths
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 78
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 6
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 14
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 244000126211 Hericium coralloides Species 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
本发明公开了一种微波光子多通道通感测一体化方法，该方法涉及微波技术领域和光通信技术领域。所述方法如说明书附图图1所示，包括N波长相干光载波、N波长相干光本振，电光调制模块，可调谐光滤波模块，单模传输光纤，光电探测模块，电滤波器，电功率放大器，发射天线振子，接收天线振子，低噪放大器，90°光耦合器，平衡探测模块，数模转换器，数字信号处理模块。发端实现N通道宽带信号中心站到远端单元的上变频与发射，收端实现宽带信号远端单元到中心站的N通道同中频信道化接收，采用90°光耦合器和平衡探测模块进行镜像抑制。本发明可以解决通感测一体化应用下大宽带信号的分频段传输与接收，在通信雷达一体化系统中有潜在的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域和微波技术领域，主要涉及微波光子信道化上变频技术和微波光子同中频信道化下变频技术。
背景技术
随着通信技术和电子技术的快速发展，通信设备和雷达感知检测设备在民用领域有越来越广泛的应用，但是通信设备和雷达设备在同一操作平台下各自占据了一定的物理空间，以及设备所需的频谱频段，复杂的通信雷达设备增加了操作平台系统设计时的系统体积，通信雷达频段间的电磁干扰也增加了操作平台系统设计的难度。如果能够将通信设备和雷达感知检测设备等融合为通信雷达一体化设备，将大大减少操作平台系统的体积以及设计复杂度，也将降低雷达通信设备间的电磁干扰。因此在众多民用领域，无人机，智能驾驶汽车，交通运输等智能操作平台提出了通感测一体化需求。
由于通信雷达技术的日益发展，未来通信系统将要求更大容量的通信，未来雷达系统将要求更高分辨率的雷达。这两项要求都可以通过增大通信和雷达信号的信号带宽解决，然而更大的通感测一体化平台工作带宽也将意味着更高的通感测一体化平台工作频段，传统的电子设备在高频段工作时，会遭遇电子设备的性能瓶颈，会给信号调制传输等带来诸多问题。得益于微波光子技术的高频段大带宽，低损耗以及抗电磁干扰性能强等优势，光载射频技术RoF(RadiooverFiber)可以解决信号在传输时可能产生的一系列问题。同时，由于光载射频技术在远端天线单元(RAU)处只有电光转换模块，可以大大减轻RAU的工作平台体积与系统复杂度，多个RAU的光信号可以集中在中心站进行光电转换以及后续的数字信号处理。
虽然光载射频可以传输高频大带宽的射频宽带信号，但是在最开始的信号生成以及最后的信号处理阶段，目前的采样器的采样频率还难以达到对整个宽带信号一起采样的要求，因此需要对光载宽带射频的收发作信道化处理。目前，基于通感测一体应用背景下的微波光子信道化传输架构尚处于研究阶段，所以需要对通感测一体的微波光子信道化传输架构进行完善。
发明内容
为了解决背景技术中所存在的问题，本发明提出了一种微波光子多通道通感测一体化方法。该方案有三大优点：第一该方案可以解决通感测一体化应用下大宽带信号的分频段发送与接收；第二该方案可针对不同的通感测一体化通信容量及雷达分辨率要求设计不同的信号带宽，设计不同的信道数，系统可重构行强；第三该方案通过微波光子技术的光载射频传输进行通感测一体信息收发，拥有非常大的瞬时工作带宽，雷达系统中有高精度的优势，通信系统中大容量的优势。
本发明所采用的技术方案是：所述架构包括N波长相干光载波、N波长相干光本振，电光调制模块，可调谐光滤波模块，单模传输光纤，光电探测模块，电滤波器，电功率放大器，发射天线振子，接收天线振子，低噪放大器，90°光耦合器，平衡探测模块，数模转换器(ADC)，数字信号处理模块。其特征在于：所述架构的发射端将N波长相干光载波输出端连接N个电光调制模块，N个电光调制模块的输出依次和N波长相干光本振合为N路输入可调谐光滤波模块，输出经过单模传输光纤到达远端天线单元的可调谐光滤波模块分为N路，N路输出分别输入到光电探测器后，再依次经过电滤波器，电功率放大器，最后通过发射天线振子发射出去。所述架构的接收端有N个接收天线振子，N路输出分别连接电滤波器，低噪放大器后，经过N个电光调制模块输入到可调谐光滤波模块，输出经过单模传输光纤到达中心站的可调谐光滤波模块分为N路，N路输出分别经过90°光耦合器，平衡探测模块后输入到N个ADC中，最后N路ADC连接到数字信号处理模块。
所述90°光耦合器是一种特殊的移相器，有两个输入端口分别输入射频和本振信号，四个输出端口可分别实现射频和本振信号的0°，180°，90°，270°的相对相移，四个输出端口的输出再输入到平衡探测模块后可以实现镜像信号的抑制。
本发明在工作时包括以下步骤：
(1)所述架构的发射端有一个N波长相干光载波光源，输出频率间隔相等的光梳，输入到N个电光调制模块中，在电光调制模块中光信号受到N个子信道的中频宽带信号调制后和N波长相干本振光源输出的频率间隔相等的光梳合为N路光信号。
(2)N路光信号通过可调谐光滤波模块耦合为一路信号经过单模传输光纤后，输入到RAU的可调谐光滤波模块分为N路光信号。
(3)N路光信号经过光电探测模块实现光域上变频后，经过电滤波器滤波和电功率放大器功率放大后，经过N个发射天线振子发射出去。
(4)所述架构的接收端有N个接收天线振子，每个天线振子同时接收发射端发射的N个射频宽带信号，每个宽带信号的带宽是B，接收天线振子接收信号合并后信号的总带宽为N*B。N个接收天线振子接收电信号经过电滤波器和低噪放大器后，经过N个电光调制模块转换为N路光信号。
(5)N路光信号通过可调谐光滤波模块耦合为一路信号经过单模传输光纤后，输入到中心站的可调谐光滤波模块分为N路光信号。
(6)N路射频光信号和N波长的本振输入到90°光耦合器中后经过平衡探测模块进行镜像抑制以及同中频信道化下变频，输出电信号经过ADC采样后输入到数字信号处理中进行通信雷达信号的进一步处理。
本发明提出了一种微波光子多通道通感测一体化方法，该架构针对通感测一体化系统中通信和雷达的大带宽信号传输需求，将大带宽信号分为N路子信道的宽带信号，在发射端通过微波光子上变频技术实现信号中频到射频的转换，经过发射天线振子将N路子信道的宽带信号发射出去。在接收端N个接收天线每个接收N路子信道的宽带射频信号，通过微波光子同中频信道化下变频技术实现信号射频到中频的转换，后续再在数字信号处理模块中实现对通信雷达信号的信号处理。
本方案架构可以在保证系统简单的前提下，针对不同的通感测一体化通信容量及雷达分辨率要求设计不同的信号带宽，设计不同的信道数，系统可重构行强。
由于该方案架构通过微波光子技术的光载射频传输进行通感测一体信息收发，拥有非常大的工作带宽。
附图说明
图1为本发明基于通感测一体的微波光子阵列化架构原理图。
图2为4路信道情况下的4波长载波光梳频谱图和4波长本振光梳频谱图。载波光频梳的梳齿间隔为60GHz，本振光频梳梳齿间隔为61.25GHz，第一根载波光频梳和第一根本振光频梳频率差为18GHz，载波光频梳经过中频信号单边带调制后保留中心频率相对光梳频率为-2GHz。虚线框为波分复用器WDM的滤波响应。
图3为基于通感测一体的微波光子阵列化架构的一种4信道发端具体实施方案图。
图4为基于通感测一体的微波光子阵列化架构的一种4信道收端具体实施方案图。
图5分别为发端第一通道第二通道第三通道第四通道上变频后的射频信号图。
图6为收端四个信道下变频后第一信道第二信道道第三信道第四信道的中频信号图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例：
图2为4路信道情况下的4波长载波光梳频谱图和4波长本振光梳频谱图。图3为基于通感测一体的微波光子阵列化架构的一种4信道发端具体实施方案图。图4为基于通感测一体的微波光子阵列化架构的一种4信道收端具体实施方案图。其中发端4波长载波光梳分别输入4个马赫曾德尔调制器(MZM)中实现单边带调制，保留中频信号的光负一阶边带，4路输出光信号分别和4波长本振光频梳一起经过WDM波分复用后通过单模光纤SMF传输到发端的远端天线单元(RAU)，再经过波分复用器WDM分为四路，PD拍频后输出四路上变频后的射频信号。收端4路天线同时接收4信道的射频信号，经过4波长载波光频梳在DPMZM中实现载波抑制的单边带调制后经过WDM波分复用合为一路信号，通过单模光纤SMF传输到收端的中心站，4路光信号分别和4波长本振光频梳经过90°电耦合器，平衡探测后得到IQ信号，再经过ADC采样和数字信号处理后实现镜像抑制以及其他信号处理内容。
本实例中，方法的具体实施步骤是：
步骤一：发端载波光频梳的梳齿间隔为60GHz，本振光频梳梳齿间隔为61.25GHz，第一根载波光频梳和第一根本振光频梳频率差为18GHz，载波光频梳经过中频信号单边带调制后保留中心频率相对光梳频率为-2GHz，带宽为1.25GHz的负边带信号。
步骤二：调制后的4路光信号和4波长本振光梳一起经过WDM波分复用后通过单模光纤SMF传输到发端的远端天线单元(RAU)，再经过波分复用器WDM分为四路，WDM的通带带宽为40GHz。
步骤三：4路信号经过PD拍频后输出射频频率分别为20GHz，21.25GHz，22.5GHz，23.75GHz的1.25GHz射频宽带信号，如图5所示，后续经过电滤波器和电放大器处理后通过天线发射出去。
步骤四：收端4路天线接收4个信道信号，4波长载波光频梳经过4个信道信号载波抑制单边带调制后，得到只有正射频宽带边带的光信号。
步骤五：经过WDM波分复用合为一路信号，通过单模光纤SMF传输到收端的中心站，再经过波分复用器WDM分为四路，WDM的通带带宽为40GHz。
步骤六：4路光信号分别和4波长本振光频梳经过90°电耦合器，平衡探测后得到IQ信号，经过数字信号处理镜像抑制后可以得到4路中心频率为2GHz的1.25GHz中频信号，如图6所示。
综上，本发明实现了一种微波光子多通道通感测一体化方法，结构简单易于实现，瞬时工作带宽大，不受电磁干扰，架构信道数灵活可重构。
总之，以上所述实施方案仅为本发明的实施例而已，并非仅用于限定本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在本发明公开的内容上，还可以做出若干等同变形和替换，射频信号中心频率、中频信号中心频率、信号带宽、架构信道数、调制格式都可改变。这些等同变形和替换以及频率范围的调整也应视为本发明保护的范围。
Claims (3)
1.一种微波光子多通道通感测一体化方法，包括发射端N波长相干光载波、发射端N波长相干光本振，接收端N波长相干光载波、接收端N波长相干光本振、电光调制模块，可调谐光滤波模块，单模光纤SMF，光电探测模块，电滤波器，电功率放大器，发射天线振子，接收天线振子，低噪放大器，90°光耦合器，平衡探测模块，数模转换器，数字信号处理模块，其特征在于，锁定控制发射端N波长相干光载波和发射端N波长相干光本振，在发射端，利用N个电光调制器把N路中频电信号分别调制到发射端N波长相干光载波上，利用可调光滤波器将N个电光调制模块的输出和发射端N波长相干光本振耦合为一路信号，经过单模光纤传输到远端天线单元，通过可调谐光滤波模块分为N路，每路包含一路光载波和一路光本振，N路输出分别输入到光电探测器后，再依次经过电滤波器，电功率放大器，最后通过发射天线振子发射出去，接收端有N个接收天线振子，接收到的电信号连接到电滤波器，低噪放大器后，通过电光调制模块分别调制到接收端N波长光载波，然后输入到可调谐光滤波模块耦合成一路，输出经过单模传输光纤到中心站的可调谐光滤波模块分为N路，经过N个90°光耦合器与接收端N波长相干光源分别耦合输到平衡探测模块，再经过N路ADC连接到数字信号处理模块，该一体化方法既可以实现大容量无线通信，也可以实现大带宽雷达探测和大瞬时带宽电磁信号监测。
所述90°光耦合器是一种特殊的移相器，有两个输入端口分别输入射频和本振信号，四个输出端口可分别实现射频和本振信号的0°，180°，90°，270°的相对相移，四个输出端口的输出再输入到平衡探测模块后可以实现镜像信号的抑制。
2.根据权利要求1所述的一种微波光子多通道通感测一体化方法，其特征在于，若中频信号带宽为B，则传输的瞬时带宽为N*B，可实现高带宽信息的传输与接收，可针对不同的通感测一体化通信容量及雷达分辨率要求设计不同的信号带宽，设计不同的信道数，系统可重构。
3.根据权利要求1所述的一种微波光子多通道通感测一体化方法，其特征在于，如果发射信号是线性调频信号，N路发射线性调频信号耦合后，可以得到宽带线性调频信号，该信号可以输入到接收端电光调制模块，与接收到的线性调频信号进行相参去斜处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111034702.8A CN115776337A (zh) | 2021-09-04 | 2021-09-04 | 一种微波光子多通道通感测一体化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111034702.8A CN115776337A (zh) | 2021-09-04 | 2021-09-04 | 一种微波光子多通道通感测一体化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115776337A true CN115776337A (zh) | 2023-03-10 |
Family
ID=85387185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111034702.8A Pending CN115776337A (zh) | 2021-09-04 | 2021-09-04 | 一种微波光子多通道通感测一体化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115776337A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108663671A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-10-16 | 合肥菲涅尔光电科技有限公司 | 一种基于dwdm的激光雷达系统 |
| CN110333505A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-15 | 成都市克莱微波科技有限公司 | 一种基于数字列阵的雷达通信一体化系统及方法 |
| US10790909B1 (en) * | 2019-05-09 | 2020-09-29 | Lockheed Martin Corporation | Efficient multi-channel coherent optical system |
-
2021
- 2021-09-04 CN CN202111034702.8A patent/CN115776337A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108663671A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-10-16 | 合肥菲涅尔光电科技有限公司 | 一种基于dwdm的激光雷达系统 |
| US10790909B1 (en) * | 2019-05-09 | 2020-09-29 | Lockheed Martin Corporation | Efficient multi-channel coherent optical system |
| CN110333505A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-15 | 成都市克莱微波科技有限公司 | 一种基于数字列阵的雷达通信一体化系统及方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| XIHUA ZOU等: "Microwave photonics for featured applications in high-speed railways: Communications, detection, and sensing", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, 8 March 2018 (2018-03-08) * |
| 毕胜;张德智;: "一种S波段雷达-通信一体化数字阵列模块的设计", 雷达与对抗, no. 03, 15 September 2016 (2016-09-15) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7349634B2 (en) | Optical transmission system for radio access and high frequency optical transmitter | |
| EP2845332B1 (en) | Radio frequency signal transceiver, coherent radar receiver and method of processing radio frequency signals | |
| CN110166134B (zh) | 光正交调制解调系统、基于该系统的数字化综合射频系统 | |
| CN111077519B (zh) | 一种微波光子雷达实现方法及系统 | |
| JP6833694B2 (ja) | ダウンコンバージョンシステム及び方法 | |
| CN111416667A (zh) | 一种宽带信道化接收机 | |
| CN114172579A (zh) | 基站及通信系统 | |
| CN110190889A (zh) | 一种基于微波光子学的地面站系统的实现方法 | |
| CN112383363B (zh) | 一种基于混频技术的大带宽相控阵接收装置 | |
| US20110091217A1 (en) | Apparatus and method for transporting multiple radio signals over optical fiber | |
| EP3338380B1 (en) | Integrated multichannel photonic receiver | |
| CN114448511A (zh) | 可重构多波段微波光子收发链路 | |
| CN117014074A (zh) | 一种面向不同电子系统应用的超宽带一体化柔性变频装置 | |
| CN114024616B (zh) | 一种偏振态独立调制实现的多路变频结构 | |
| CN115776337A (zh) | 一种微波光子多通道通感测一体化方法 | |
| CN115776340A (zh) | 一种星上微波光子柔性转发方法 | |
| US20180115367A1 (en) | Radio over fiber network node, radio access point, and communication system | |
| CN108919201B (zh) | 多功能雷达全光接收处理系统和处理方法 | |
| CN115642961B (zh) | 一种基于微波光子的卫星通信载荷 | |
| CN115001595B (zh) | 基于全光信息处理的雷达通信一体化装置和方法 | |
| CN114826420B (zh) | 基于光学频率梳的下变频装置及下变频方法 | |
| CN216649697U (zh) | 基站及通信系统 | |
| KR101999589B1 (ko) | 고주파 대역용 광학빔 형성시스템 | |
| CN114024620B (zh) | 一种双光频梳信道化接收机 | |
| CN110535533B (zh) | 一种基于时分复用的微波光子正交解调方法及系统 |
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 |