CN117014073B - 一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信装置及方法 - Google Patents

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CN117014073B CN202310903184.1A CN202310903184A CN117014073B CN 117014073 B CN117014073 B CN 117014073B CN 202310903184 A CN202310903184 A CN 202310903184A CN 117014073 B CN117014073 B CN 117014073B
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Abstract

本发明公开了微波光子扩频通信技术领域的一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信装置。该基于单光频梳的直扩跳频混合通信装置包括发射端和接收端，发射端生成载波频率随机跳变的扩频信号，接收端实现信号的基带变频与解扩。本发明还公开了一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信方法。该基于单光频梳的直扩跳频混合通信装置及方法能够在光子模拟域，实现任意频率、任意带宽的扩频信号的发射与解扩，进一步地提升扩频通信容量，增强扩频通信系统抗截获抗干扰性能。

Description

一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信装置及方法
技术领域
本发明涉及微波光子扩频通信技术领域，具体地，涉及一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信装置及方法。
背景技术
随着无线通信传输速率的飞速提升，信息安全问题逐渐受到人们的重视，然而通信频段越来越拥挤，电磁频谱环境越来越复杂，数据在传输过程中被盗取、被窃听影响通信信息安全，扩频通信技术是实现隐蔽通信的一种技术手段。在发送端，通过将窄带的低速率数据信息与高速率伪随机码扩频后，使其带宽增加，将原本窄带的数据信息的能量拓展到一个宽频谱上，使信号的能量分散于整个宽频谱上，使得信号的功率谱密度大大降低，甚至可以淹没于噪声中一同传输，以实现抗截获的目的；在接收端，用与伪随机码匹配的解扩码进行同步与解扩操作，将原始的窄带的低速率数据信息进行还原，在这一过程中，如果外部附加了干扰信号，由于其与解扩码不相关，则干扰信号会被解扩码扩展至宽频谱上，使干扰信号平均功率谱密度降低，在这一发一收过程中，窄带的低速率数据信息实现了抗截获、抗干扰传输。对于扩频通信而言，其抗截获、抗干扰性能与伪随机扩频码的速率正相关，也即扩频后的数据带宽越大，抗截获及抗干扰能力越强，并且扩频信号往往需要经过系统上变频至载波再进行发射，并在接收端下变频处理后再进行解扩，目前，常见的扩频方式有直扩、跳频、跳时等几种。
然而，由于基于传统电域方式生成和接收处理射频信号，其采样器受电子瓶颈的影响对处理信号的带宽和处理频率产生制约；其次，对于宽带信号的解扩而言，在数字域同步与解扩往往需要大量的乘累加运算，占据了大量的运算资源，消耗时间较长；此外，针对于跳频通信系统，其跳频速率受限于频率合成器频率切换速度，且频段范围较小，设计复杂，硬件开销大，随着微波光子技术的发展，虽然已有采用光频梳实现扩频通信的技术体制，但其往往采用双光频梳，系统复杂；且大多数只采用直扩方案，隐蔽性及抗干扰性能有待于进一步提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信装置及方法，克服传统电域扩频通信处理带宽受限、处理频率不灵活、处理速率不高；跳频速率频段范围较小，设计复杂，硬件开销大，隐蔽性及抗干扰性能有待提升的技术问题，能够在光子模拟域，实现任意频率、任意带宽的扩频信号的发射与解扩，进一步地提升扩频通信容量，增强扩频通信系统抗截获抗干扰性能。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
作为本发明的一个方面，提供一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信装置，包括：
发射端10，由发射端的可编程快调谐单频激光器驱动发射端的光频梳，通过光有源滤波的方式选取固定频率的梳齿并加载扩频码，与另一路由所述的发射端的可编程快调谐单频激光器作为载波的基带信号拍频，生成载波频率随机跳变的扩频信号；和
接收端20，由接收端的可编程快调谐单频激光器驱动接收端的光频梳，通过光有源滤波的方式选取固定频率的梳齿并加载解扩码，与接收扩频信号的载波拍频，实现信号的基带变频与解扩。
作为本发明上述方面的一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信装置，所述发射端包括：
可编程快调谐单频激光器101，按照一定规则进行频率跳变并分为两路，一路光为可调谐光频梳102提供中心频率，一路光为电光调制器1104提供光载波；和
可调谐光频梳102，由电光调制产生或采用微谐振腔等其他方式生成，其中心频率与每一时刻可编程快调谐单频激光器的频率相同；和
有源滤波器103，固定在特定的频率，实现对光频梳的特定梳齿增益性滤波，而抑制其他梳齿，为电光调制器2105提供光载波；和
电光调制器1104，用于加载不同时刻的基带数据流码片；
电光调制器2105，用于加载发射端的扩频码；和
耦合器106，接收电光调制器1输出的光与电光调制器2输出的光，实现混频，完成信号的扩频操作；和
光电探测器107，实现信号从光域到射频域的转化；和
发射天线108，将射频域信号发射至空中。
作为本发明上述方面的一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信装置，所述接收端包括：
可编程快调谐单频激光器201，与发射端的可编程快调谐单频激光器101的频率跳变规则相同，也分为两路光，一路光为可调谐光频梳202提供中心频率，另一路光为电光调制器3205提供光载波；和
可调谐光频梳202，由电光调制产生或采用微谐振腔等其他方式生成，其中心频率与频率间隔等参数与发射端一致；和
有源滤波器203，固定在特定的频率，与发射端一致，实现对光频梳的特定梳齿增益性滤波，而抑制其他梳齿，为电光调制器4206提供光载波；和
接收天线204，用于接收空间的扩频信号；和
电光调制器3205，用于加载接收天线接收到的空间的扩频信号；和
电光调制器4206，用于加载接收端的解扩码；和
可调延时线207，对电光调制器4206调制的光进行延时；和
耦合器208，将可调延时线207延时的光与电光器3205输出的光实现混频；
光电探测器209，实现信号从光域到射频域的转化；和
电滤波器210，用于滤除带外噪声；和
能量计算单元211，对电滤波器输出信号进行实时能量计算。
作为本发明的另一个方面，提供一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信方法，包括以下步骤：
S1.设定基带数据流的总持续时间为T,采用跳频通信的体制，将基带数据流在时域分割为N+1份，分别设定为T0、T1、T2……TN,其中，t0、t1、t2……tN分别为T0、T1、T2……TN内的某些固定时刻；
S2.在发射端，基带数据流基于发射端的单光梳有源滤波架构，实现分时跳频发送，并结合直接序列扩频手段，生成载波频率随机跳变的扩频信号；
S3.在接收端，基带数据流基于接收端的单光梳有源滤波架构，用低速率的光电探测器实现基带数据流信号解调与恢复，实现信号的基带变频与解扩。
作为本发明上述方面的一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信方法，所述S2包括以下步骤：
S21.可编程快调谐单频激光器101按时域划分进行频率调谐，即在T0、T1、T2……TN时间段内，其频率跳变规则设定为f00、f10、f20……fN0,则可调谐光频梳102的中心频率间隔也按f00、f10、f20……fN0跳变；
S22.可调谐光频梳102由电光调制产生或采用微谐振腔等其他方式生成，光频梳相邻梳齿的频率间相等且可调谐；
S23.有源滤波器103的频率固定在特定位置，设定为fc,其不随时间变化，通过注入锁定等方式实现对频率fc的增益滤波；
S24.电光调制器2105加载扩频码片频谱，带宽为Bc，则用于扩频的信号载波为fc，带宽为Bc，在整个信号发送过程中保持不变；
S25.在频域上，在T0、T1、T2……TN时段内对基带数据流作傅里叶变换，得到其码片频谱b0、b1、b2……bn,并按照此时序，通过电光调制器电光调制器1104将基带数据流码片加载在可编程快调谐单频激光器101上，载波频率在不同时刻做出相应变化；
S26.经耦合器106和光电探测器107完成光电转换后，基带数据流码片和扩频码片实现拍频，并由发射天线108发射至空间传输。
作为本发明上述方面的一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信方法，所述S22包括以下步骤：
S221.t0时刻，可调谐光频梳102的光谱以f00为中心，左右两侧对称形成等间隔梳齿，梳齿频率为[…f-04、f-03、f-02、f-01、f00、f01、f02、f03、f04…]；
S222.tN时刻，可调谐光频梳102的光谱以fn0为中心，左右两侧对称形成等间隔梳齿，梳齿频率为[…f-n4、f-n3、f-n2、f-n1、fn0、fn1、fn2、fn3、fn4…]。
作为本发明上述方面的一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信方法，所述S3包括以下步骤：
S31.经空间传输的不同时刻扩频信号，经接收天线204接收，加载在电光调制器3205上；
S32.可编程快调谐单频激光器201与可编程快调谐单频激光器101频率跳变的速率及规则相同，即在T0、T1、T2……TN时间段内，其频率跳变规则设定为f00、f10、f20……fN0；
S33.可调谐光频梳202与可调谐光频梳102的参数设置也完全相同，有源滤波器203的频率固定在特定位置与有源滤波器103的设定相同，设为fc,且不随时间变化；
S34.电光调制器4206加载解扩频码片，带宽为B* c，则用于解扩的信号载波为fc，带宽为B* c，在整个信号发送的时域过程中保持不变；
S35.可调延时线207对电光调制器4206输出的信号进行延时，完成电光调制器4206输出信号与电光调制器3205输出信号的时间对准，其以一定步长进行延时的扫描设置并且能接收与能量计算单元211的通信指令；
S36.经耦合器208和光电探测器209完成光电转换后，电光调制器4206输出信号与电光调制器3205输出信号完成拍频；
S37.电滤波器210保留基带信号，滤除带外的噪声。
作为本发明上述方面的一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信方法，所述S35包括以下步骤：
S351.当可调延时线207的设定为Δt，即与扩频信号的空间传输时间相等时，能量计算单元211所得到的能量最大；
S352.能量计算单元211在获得最大能量输出后，将停止扫描指令反馈给可调延时线207的控制端，使其固定在Δt，停止扫描。
采用上述技术方案，本发明具有以下优点：
(1)本发明一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信装置及方法，利用模拟光子运算的大带宽处理优势，避免了传统扩频通信的宽带信号模数转换要求和复杂数字信号处理，具有低延时的特点，增强了宽带扩频信号实时解扩能力。
(2)本发明利用基于光频梳有源滤波系统的快速调谐性和频率可拓展性，增强了跳频通信系统频率的迅速捷变性及频率跳变范围的灵活性，避免了频率综合器的复杂设计和硬件开销，提升了通信抗截获干扰性能。有源滤波器的采用相较于其他体制光滤波器具有高增益、高精度、高抑制比的特点，能够提升通信信号传输处理质量。
(3)本发明中，在发射端，基于单光梳有源滤波架构，基带数据流在发射端实现分时跳频发送，并且结合直接序列扩频手段，使用信号的平均功率谱密度得以降低，可以在噪声下隐蔽传输，极大地增强了信号传输的抗截获性与干扰性。在接收端，采用与发射端相类似的架构，并且用低速率的光电探测器即可实现基带数据流信号解调与恢复。
附图说明
图1为本发明的基于单光频梳的直扩跳频混合通信装置的系统框图；
图2为基带数据流的时域切分方式及与对应的可编程快调谐单频激光器的时频图；
图3为本发明的不同时刻发射端所形成的扩频信号频谱示意图；
图4为本发明的不同时刻收射端所形成的解扩信号频谱示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案进行具体描述，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信装置具体如图1所示，包括发射端10和接收端20两部分。发射端10，由发射端的可编程快调谐单频激光器驱动发射端的光频梳，通过光有源滤波的方式选取固定频率的梳齿并加载扩频码，与另一路由所述的发射端的可编程快调谐单频激光器作为载波的基带信号拍频，生成载波频率随机跳变的扩频信号；接收端20，由接收端的可编程快调谐单频激光器驱动接收端的光频梳，通过光有源滤波的方式选取固定频率的梳齿并加载解扩码，与接收扩频信号的载波拍频，实现信号的基带变频与解扩。
发射端10包括：可编程快调谐单频激光器101，按照一定规则进行频率跳变并分为两路光，一路光为可调谐光频梳102提供中心频率，一路光为电光调制器1104提供光载波；和可调谐光频梳102，由电光调制产生或采用微谐振腔等其他方式生成，其中心频率与每一时刻可编程快调谐单频激光器的频率相同；和有源滤波器103，固定在特定的频率，实现对光频梳的特定梳齿增益性滤波，而抑制其他梳齿，为电光调制器2105提供光载波；和电光调制器电光调制器1104，用于加载不同时刻的基带数据流码片；电光调制器2105，用于加载发射端的扩频码；和耦合器106，对电光调制器1输出的光与电光调制器2输出的光进行混频合束；和光电探测器107，实现信号从光域到射频域的转化完成信号的扩频操作；和发射天线108，将射频域信号发射至空中。
接收端20包括可编程快调谐单频激光器201，与发射端的可编程快调谐单频激光器101的频率跳变相同，也分为两路光，一路光为可调谐光频梳202提供中心频率，另一路光为电光调制器3205提供光载波；和可调谐光频梳202，由电光调制产生或采用微谐振腔等其他方式生成，其中心频率与频率间隔等参数与发射端一致；和有源滤波器203，固定在特定的频率，与发射端一致，实现对光频梳的特定梳齿增益性滤波，而抑制其他梳齿，为电光调制器4206提供光载波；和接收天线204，用于接收空间的扩频信号；和电光调制器3205，用于加载接收天线接收到的空间的扩频信号；和电光调制器电光调制器4206，用于加载接收端的解扩码(与发射端的扩频码构成一对儿密码本)；和可调延时线207，对电光调制器4206调制的光进行延时；和耦合器208，将可调延时线207延时的光与电光调制器3205输出的光实现混频；光电探测器209，实现信号从光域到射频域的转化；和电滤波器210，用于滤除带外噪声；和能量计算单元211，对电滤波器输出信号进行实时能量计算。本发明中的电滤波器210的带宽与每一时刻基带数据流的带宽一致，滤除带外噪声，由于空间传输带来的延时，解扩码需要与扩频信号对准才能实现解扩，可调延时线207以一定步进进行延时补偿，能量计算单元211对电滤波器210输出信号进行实时能量计算，当其能量满足一定阈值条件并且能够稳定输出时，认为延时补偿成功，并通过指令将这一信息传递给可调延时线，而此时，电滤波器210的输出信号即为经过解扩后的原始基带数据流。
图2为基带数据流的时域切分方式及与对应的可编程快调谐单频激光器的时频图；图2(a)示出了基带数据流的时域切分方式；图2(b)示出了可编程快调谐单频激光器的时频图。
一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信方法，包括以下步骤：
S1.如图2(a)所示，设定基带数据流的总持续时间为T,采用跳频通信的体制，将基带数据流在时域分割为N+1份，N+1份的持续时间可以相等也可以不等，分别设定为T0、T1、T2……TN,其中，t0、t1、t2……tN分别为在持续时间T0、T1、T2……TN内的某些固定时刻。
S2.在发射端，基带数据流基于发射端的单光梳有源滤波架构，实现分时跳频发送，并结合直接序列扩频手段，生成载波频率随机跳变的扩频信号具体如图3所示；图3示出了本发明的不同时刻发射端所形成的扩频信号频谱示意图；图3(a)为t0时刻发射端频谱图；图3(b)为t1时刻发射端频谱图；图3(c)为tn时刻发射端频谱图。
S2包括以下步骤具体如图3(a)、图3(b)和图3(c)所示：
S21.可编程快调谐单频激光器101按照此时域划分进行频率调谐具体如图2(b)所示，即在T0、T1、T2……TN时间段内，其频率跳变规则设定为，f00、f10、f20……fN0,则可调谐光频梳102的中心频率也按f00、f10、f20……fN0跳变；
S22.可调谐光频梳102由电光调制产生或采用微谐振腔等其他方式生成，光频梳相邻梳齿频率间隔相等且可以调谐；
S22包括以下步骤：
S221.如图3所示，t0时刻，可调谐光频梳102的光谱以f00为中心，左右两侧对称形成等间隔梳齿，梳齿频率为[…f-04、f-03、f-02、f-01、f00、f01、f02、f03、f04…]；
S222.tN时刻，可调谐光频梳102的光谱以fn0为中心，左右两侧对称形成等间隔梳齿，梳齿频率为[…f-n4、f-n3、f-n2、f-n1、fn0、fn1、fn2、fn3、fn4…]。
S23.有源滤波器103的频率固定在特定位置，设定为fc,其不随时间变化，并且需满足条件：无论可调谐光频梳102的中心频率如何变化，总有一根梳齿的频率与fc相等，有源滤波器103通过注入锁定等方式实现对频率fc的增益滤波；
S24.电光调制器2105加载扩频码片频谱，带宽为Bc，则用于扩频的信号载波为fc，带宽为Bc，在整个信号发送过程中保持不变；
S25.在频域上，在T0、T1、T2……TN时段内对基带数据流作傅里叶变换，得到其码片频谱b0、b1、b2……bn,并按照此时序，通过电光调制器电光调制器1104将基带数据流码片加载在可编程快调谐单频激光器101上，则数据码片频谱的载波频率跟随单频激光器，在不同时刻做出相应变化，具体地，t0时刻，数据码片频谱b0载波为f00，······tN时刻，数据码片频谱bn载波为fn0。
S26.经耦合器106和光电探测器107完成光电转换后，基带数据流码片和扩频码片实现拍频，并由发射天线108发射至空间传输，具体地，t0时刻，形成的扩频信号中心频率为fc-f00,带宽为Bc；t1时刻，形成的扩频信号中心频率为fc-f10,带宽为Bc；······tN时刻，形成的扩频信号中心频率为fc-fN0,带宽为Bc，且不同时刻的扩频信号码片数据为基带信息数据bn与扩频码Bc的乘积。
S3.在接收端，基带数据流基于接收端的单光梳有源滤波架构，用低速率的光电探测器实现基带数据流信号解调与恢复，实现信号的基带变频与解扩具体如图4所示。图4示出了本发明的不同时刻接收端所形成的扩频信号频谱示意图；图4(a)为t0+Δt时刻接收端频谱图；
图4(b)为t1+Δt时刻接收端频谱图；图4(c)为tn+Δt时刻接收端频谱图。
S3包括以下步骤具体如图4(a)、图4(b)和图4(c)所示：
S31.经空间传输的不同时刻扩频信号，由接收天线204接收，加载在电光调制器3205上；
S32.假设空间传输距离所用时间为Δt，可编程快调谐单频激光器201与可编程快调谐单频激光器101频率跳变的速率及规则相同，即在T0、T1、T2……TN时间段内，其频率跳变规则设定为f00、f10、f20……fN0，则经过电光调制器3205后，扩频信号的频率加载在可编程快调谐单频激光器的频率上，在相应的t0+Δt时刻，电光调制器3205输出的中心频率为f00+(fc-f00)＝fc，带宽为Bc；在t1+Δt时刻，电光调制器3205输出的中心频率为f10+(fc-f10)＝fc，带宽为Bc；······在tN+Δt时刻，电光调制器3205输出的中心频率为fn0+(fc-fn0)＝fc，带宽为Bc，即不同时刻，经电光调制器3205加载后，扩频信号的中心频率均被搬移到fc；
S33.可调谐光频梳202与可调谐光频梳102的参数设置也完全相同，即t0时刻，可调谐光频梳202的光谱以f00为中心，左右两侧对称形成等频率间隔梳齿，梳齿频率为[…f-04、f-03、f-02、f-01、f00、f01、f02、f03、f04…]；tN时刻，可调谐光频梳202的光谱以fn0为中心，左右两侧对称形成等频率间隔梳齿，梳齿频率为[…f-n4、f-n3、f-n2、f-n1、fn0、fn1、fn2、fn3、fn4…]，有源滤波器203的频率固定在特定位置与有源滤波器103的设定相同，设为fc,且不随时间变化；
S34.电光调制器3205加载解扩频码片B*c(当时间同步后，扩频码片Bc与解扩频码片B*c的乘积值为1)，则用于扩频的信号载波为fc，带宽为B* c，在整个信号发送的时域过程中保持不变；
S35.可调延时线207对电光调制器4206输出的信号进行延时，完成电光调制器4206输出信号与电光调制器3205输出信号的时间对准，其以一定步长(扩频码单个码元持续时间的一半)进行延时的扫描设置并与能量计算单元211搭配工作；
S35包括以下步骤：
S351.当可调延时线207的设定为Δt，即与扩频信号的空间传输时间相等时，能量计算单元211所得到的能量最大；
S352.能量计算单元211在获得最大能量输出后，将停止扫描指令反馈给可调延时线207的控制端，使其固定在Δt，停止扫描。
S36.耦合器208和光电探测器209完成光电转换后，电光调制器4206输出信号与电光调制器3205输出信号完成拍频，由于电光调制器4206输出信号与电光调制器3205输出信号的频率均在fc，则差频后，信号还原到基带；
S37.电滤波器210保留基带信号，滤除带外的噪声，电光调制器3205输出信号在不同时刻包含数据为基带信息数据bn与扩频码Bc的乘积，电光调制器4206输出信号包含的数据为B* c，拍频运算后，不同时刻包含的数据为两路信号乘积，即bn·Bc·B* c＝bn，也即基带数据流在不同时刻，按照原始的时序得到还原：即t0+Δt时刻，接收端得到数据b0，t1+Δt时刻，接收端得到数据b1，·····在tN+Δt时刻，接收端得到数据bn。
最后，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，在不脱离本发明构思的前提下还可以作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (4)

1.一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信装置，其特征在于，包括：
发射端(10)，由发射端的可编程快调谐单频激光器驱动发射端的光频梳，通过光有源滤波的方式选取固定频率的梳齿并加载扩频码，与另一路由所述的发射端的可编程快调谐单频激光器产生的光作为载波加载的基带信号拍频，生成载波频率随机跳变的扩频信号；和
接收端(20)，由接收端的可编程快调谐单频激光器驱动接收端的光频梳，通过光有源滤波的方式选取固定频率的梳齿并加载解扩码，与加载了接收扩频信号的载波拍频，实现信号的基带变频与解扩；
所述发射端包括：可编程快调谐单频激光器(101)，按照一定跳变规则进行频率跳变并分为两路，一路光为可调谐光频梳(102)提供中心频率，一路光为电光调制器1(104)提供光载波；和可调谐光频梳(102)，由电光调制产生或采用微谐振腔生成，其中心频率与每一时刻可编程快调谐单频激光器的频率相同；和有源滤波器(103)，固定在特定的频率，实现对光频梳的特定梳齿增益性滤波，而抑制其他梳齿，为电光调制器2(105)提供光载波；和电光调制器1(104)，用于加载不同时刻的基带数据流码片；电光调制器2(105)，用于加载发射端的扩频码；和耦合器(106)，接收电光调制器1(104)输出的光与电光调制器2(105)输出的光，实现混频，完成信号的扩频操作；和光电探测器(107)，实现信号从光域到射频域的转化；和发射天线(108)，将射频域信号发射至空中；
所述接收端包括：可编程快调谐单频激光器(201)，与发射端的可编程快调谐单频激光器(101)的频率跳变规则相同，也分为两路光，一路光为接收端的可调谐光频梳(202)提供中心频率，另一路光为电光调制器3(205)提供光载波；和可调谐光频梳(202)，由电光调制产生或采用微谐振腔生成，其中心频率与频率间隔与发射端一致；和有源滤波器(203)，固定在特定的频率，与发射端一致，实现对光频梳的特定梳齿增益性滤波，而抑制其他梳齿，为电光调制器4(206)提供光载波；和接收天线(204)，用于接收空间的扩频信号；和电光调制器3(205)，用于加载接收天线接收到的空间的扩频信号；和电光调制器4(206)，用于加载接收端的解扩码；和可调延时线(207)，对电光调制器4(206)调制的光进行延时；和耦合器(208)，将可调延时线(207)延时光与电光调制器3(205)输出光实现混频；和光电探测器(209)，实现信号从光域到射频域的转化；和电滤波器(210)，用于滤除基带信号的带外噪声；和能量计算单元(211)，对电滤波器输出信号进行实时能量计算。
2.一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.设定基带数据流的总持续时间为T,采用跳频通信的体制，将基带数据流在时域分割为N+1份，分别设定为T0、T1、T2……TN,其中，t0、t1、t2……tN分别为T0、T1、T2……TN内的某些固定时刻；
S2.在发射端，基带数据流基于发射端的单光梳有源滤波架构，实现分时跳频发送，并结合直接序列扩频手段，生成载波频率随机跳变的扩频信号；
所述S2包括以下步骤：
S21.可编程快调谐单频激光器(101)按时域划分进行频率调谐，即在T0、T1、T2……TN时间段内，其频率跳变规则设定为f00、f10、f20……fN0,则可调谐光频梳(102)的中心频率也按f00、f10、f20……fN0跳变；
S22.可调谐光频梳(102)由电光调制产生或采用微谐振腔生成，光频梳相邻梳齿之间的频率间相等且可调谐，适用于不同的带宽需要；
S23.有源滤波器(103)的频率固定在特定位置，设定为fc,其不随时间变化，通过注入锁定方式实现对频率fc的增益滤波；
S24.电光调制器2(105)加载扩频码片频谱，带宽为Bc，则用于扩频的信号载波为fc，带宽为Bc，在整个信号发送过程中保持不变；
S25.在频域上，在T0、T1、T2……TN时段内对基带数据流作傅里叶变换，得到其码片频谱b0、b1、b2……bn,并按照此时序，通过电光调制器1(104)将基带数据流码片加载在可编程快调谐单频激光器(101)上，载波频率在不同时刻做出相应变化；
S26.经耦合器(106)和光电探测器(107)完成光电转换后，基带数据流码片和扩频码片频谱实现拍频乘积运算，并由发射天线(108)发射至空间传输；
S3.在接收端，基带数据流基于接收端的单光梳有源滤波架构，用低速率的光电探测器完成扩频信号与解扩信号的乘法运算，实现基带数据的变频与解扩；
所述S3包括以下步骤：
S31.经空间传输的不同时刻扩频信号，经接收天线(204)接收，加载在电光调制器3(205)上；
S32.可编程快调谐单频激光器(201)与发射端的可编程快调谐单频激光器(101)频率跳变的速率及规则相同，即在T0、T1、T2……TN时间段内，其频率跳变规则设定为f00、f10、f20……fN0；
S33.可调谐光频梳(202)与发射端的可调谐光频梳(102)的参数设置也完全相同，有源滤波器(203)的频率固定在特定位置与发射端的有源滤波器(103)的设定相同，设为fc,且不随时间变化；
S34.电光调制器4(206)加载解扩频码片频谱，带宽为B* c，则用于解扩的信号载波为fc，带宽为B* c，在整个信号发送的时域过程中保持不变；
S35.可调延时线(207)对电光调制器4(206)输出的信号进行延时，完成电光调制器4(206)输出信号与电光调制器3(205)输出信号的时间对准，其以一定步长进行延时的扫描设置并且能接收能量计算单元(211)的通信指令；
S36.电光调制器4(206)输出信号与电光调制器3(205)输出信号经耦合器(208)和光电探测器(209)完成光电转换后，完成拍频；
S37.电滤波器(210)保留基带信号，滤除带外的噪声。
3.如权利要求2所述的一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信方法，其特征在于，所述S22包括以下步骤：
S221.t0时刻，可调谐光频梳(102)的光谱以f00为中心，左右两侧对称形成等间隔梳齿，梳齿频率为[…f-04、f-03、f-02、f-01、f00、f01、f02、f03、f04…]，其中，某一梳齿频率与发射端的有源滤波器(103)的特定频率fc相同；
S222.tN时刻，可调谐光频梳(102)的光谱以fn0为中心，左右两侧对称形成等间隔梳齿，梳齿频率为[…f-n4、f-n3、f-n2、f-n1、fn0、fn1、fn2、fn3、fn4…]，其中，某一梳齿频率与发射端的有源滤波器(103)的特定频率fc相同。
4.如权利要求2所述的一种基于单光频梳的直扩跳频混合通信方法，其特征在于，所述S35包括以下步骤：
S351.当可调延时线(207)的延时量设定为Δt，即与扩频信号的空间传输时间相等时，能量计算单元(211)所得到的能量最大；
S352.能量计算单元(211)在获得最大能量输出后，将停止扫描指令反馈给可调延时线(207)的控制端，使其固定在Δt，停止扫描。
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