CN208028901U - 基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，包括光端设备和电端设备，光电检测模组的输出端依次经过相位延迟模组、低噪声放大器模组进入至射频功分器模组的输入端，射频功分器模组的一个输出端依次通过射频合路器、隔离器连接射频功分器的一个输入端，接收机天线连接射频功分器的另一个输入端，连接射频功分器的输出端连接马赫‑曾德尔电光强度调制器的射频端口。本实用新型根据光具有极大带宽这一优势，增加了频率接收范围，减小了系统的功耗、体积和重量。利用光电混合环腔将射频信号调制到光载波，利用光纤进行超低损耗传输和处理，突破光电混合环腔无损检测和放大超低功率射频信号关键技术。
Description
技术领域
本实用新型涉及基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，属于通讯技术领域。
背景技术
随着科技革命、产业革命、军事革命蓬勃发展，现代战争呈现出技术形态信息化、组织形态体系化等鲜明特征，陆海空天网电多维战场融为一体，制信息权成为夺取战场综合控制权的核心。雷达作为防空和作战系统的重要组成部分，敌对双方一直力图破坏对方雷达的有效应用。
现阶段，雷达信号形式多种多样并且总是交叠出现，雷达辐射源频带覆盖范围已经拓展到毫米波乃至太赫兹波段，给雷达信号接收增加了极大的难度。传统的雷达信号接收机采用电子学方法实现，高频电子器件制作工艺困难，体积、重量较大，工作频率受限，电子学方法的雷达信号接收机无论在性能还是在体积、功耗和成本方面越来越不能满足未来战争的需要。微波光子技术有望成为突破现有电子学方法局限、避开复杂半导体工艺，为实现宽频带、高灵敏度、高分辨率、小体积、低功耗和低成本等高性能的雷达信号接收机提供了有效技术手段。
实用新型内容
为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种
为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：
基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，包括光端设备和电端设备，所述光端设备包括用光纤顺序串连的光学频率梳、马赫- 曾德尔电光强度调制器、光放大器、法布里-珀罗光滤波器、光解复用器、光分束模组与光电检测模组；所述光分束模组采用多通道光分束器模组，所述光电检测模组包括多个并列放置的光电检测器；
所述电端设备包括接收机天线、射频放大器、射频功分器、隔离器、射频合路器、相位延迟模组、低噪声放大器模组与射频功分器模组；所述射频合路器采用多通道射频合路器模组。所述相位延迟模组包括多个相位延迟单元，所述低噪声放大器模组包括多个低噪声放大器，所述射频功分器模组采用多通道射频功分器模组；
所述光电检测模组的输出端依次经过相位延迟模组、低噪声放大器模组进入至射频功分器模组的输入端，所述射频功分器模组的一个输出端依次通过射频合路器、隔离器连接射频功分器的一个输入端，所述接收机天线连接射频功分器的另一个输入端，连接射频功分器的输出端连接马赫-曾德尔电光强度调制器的射频端口。
作为一种优化方案，前述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述光学频率梳的波长间隔为50GHz、梳齿数大于20齿，所述接收机天线接收范围大于20GHz。
作为一种优化方案，前述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述马赫-曾德尔电光强度调制器调制带宽为40GHz，所述射频放大器增益为17dB。
作为一种优化方案，前述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述射频功分器分光比为50:50，所述光放大器是波长 1550nm、输出光功率10dBm以上的掺铒光放大器。
作为一种优化方案，前所述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述法布里-珀罗光滤波器波长间隔为49GHz，所述隔离器的隔离度大于20dB。
作为一种优化方案，前述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述隔离器的隔离度大于20dB。
作为一种优化方案，前述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述光解复用器的波长间隔为50GHz。
作为一种优化方案，前述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述光电检测器是工作带宽大于40GHz的光电检测器。
作为一种优化方案，前述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述相位延迟模组的移相范围为0-2π。
作为一种优化方案，前述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述低噪声放大器模组增益大于20dB。
本实用新型所达到的有益效果：本实用新型根据光具有极大带宽这一优势，基于光子技术的射频信号接收可以从根本上突破传统微波器件的带宽限制，极大地增加频率接收范围，极大地减小了系统的功耗、体积和重量。与此同时，利用光电混合环腔可以在检测、放大微弱射频信号，将射频信号调制到光载波，利用光纤进行超低损耗传输和处理，突破光电混合环腔无损检测和放大超低功率射频信号关键技术。
附图说明
图1是本实用新型原理图；
附图标记的含义：1光学频率梳；2-接收机天线；3-马赫-曾德尔电光强度调制器；4-射频放大器；5-射频功分器；6-光放大器；7法布里-珀罗光滤波器；8- 隔离器；9-光解复用器；10-射频合路器；11-光分束模组；12-光电检测模组；13- 相位延迟模组；14-低噪声放大器模组；15-射频功分器模组。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1所示：基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，包括光端设备和电端设备，光端设备包括用光纤顺序串连的光学频率梳1、马赫- 曾德尔电光强度调制器3、光放大器6、法布里-珀罗光滤波器7、光解复用器9、光分束模组11与光电检测模组12；光分束模组11采用多通道光分束器模组，光电检测模组12包括多个并列放置的光电检测器；
电端设备包括接收机天线2、射频放大器4、射频功分器5、隔离器8、射频合路器10、相位延迟模组13、低噪声放大器模组14与射频功分器模组15；射频合路器10采用多通道射频合路器模组。相位延迟模组13包括多个相位延迟单元，低噪声放大器模组14包括多个低噪声放大器，射频功分器模组15采用多通道射频功分器模组；
光电检测模组12的输出端依次经过相位延迟模组13、低噪声放大器模组 14进入至射频功分器模组15的输入端，射频功分器模组15的一个输出端依次通过射频合路器10、隔离器8连接射频功分器5的一个输入端，接收机天线2 连接射频功分器5的另一个输入端，连接射频功分器5的输出端连接马赫-曾德尔电光强度调制器3的射频端口。
本实施例的各设备优选以下参数：
光学频率梳1的波长间隔为50GHz、梳齿数大于20齿，接收机天线2接收范围大于20GHz。
马赫-曾德尔电光强度调制器3调制带宽为40GHz，射频放大器4增益为 17dB。
射频功分器5分光比为50:50，光放大器6是波长1550nm、输出光功率10dBm 以上的掺铒光放大器。
法布里-珀罗光滤波器7波长间隔为49GHz，隔离器8的隔离度大于20dB。
隔离器8的隔离度大于20dB。
光解复用器9的波长间隔为50GHz。
光电检测器是工作带宽大于40GHz的光电检测器。
相位延迟模组13的移相范围为0-2π。
低噪声放大器模组14增益大于20dB。
本实施例的工作过程及原理如下：信号依次经过：马赫-曾德尔电光调制器 3、光放大器6、法布里-珀罗滤波器7、光解复用器9、光分束模组11、光电检测模组12、相位延迟模组13、低噪声放大器模组14、射频功分器模组15、射频合路器10、隔离器8及射频功分器5行成了光电混合环腔，其目的是实现射频信号的高灵敏度接收。另一方面，接收机天线2接收的宽带射频信号经过射频功分器5及射频放大器4进入至马赫-曾德尔电光强度调制器3的射频端口，调制到具有一定信道间隔的光学频率梳1上，调制后的射频光载波通过法布里-珀罗光滤波器7在自由光谱范围内进行频谱划分，法布里-珀罗光滤波器7对光学频率梳1的不同载波上加载的多频点射频微波信号进行梳状滤波，光解复用器9将具有相同信道间隔的频谱划分进入不同信道，使信号在空间上被划分在不同的信道。然后利用光电探测模组12恢复各个信道的射频信号，各个信道的射频信号依次通过相位延迟模组13、低噪声放大器模组14进入至射频功分器模组15、射频合路器10、隔离器8、射频功分器5及射频放大器4反馈至马赫-曾德尔电光调制器3的射频端口，构成闭合回路，信号在通过光解复用器9后，利用光分束模组11实现光域输出。
本实施例根据光具有极大带宽这一优势，基于光子技术的射频信号接收可以从根本上突破传统微波器件的带宽限制，极大地增加频率接收范围，极大地减小了系统的功耗、体积和重量。与此同时，利用光电混合环腔可以在检测、放大微弱射频信号，将射频信号调制到光载波，利用光纤进行超低损耗传输和处理，突破光电混合环腔无损检测和放大超低功率射频信号关键技术。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，包括光端设备和电端设备，所述光端设备包括用光纤顺序串连的光学频率梳(1)、马赫-曾德尔电光强度调制器(3)、光放大器(6)、法布里-珀罗光滤波器(7)、光解复用器(9)、光分束模组(11)与光电检测模组(12)；所述光分束模组(11)采用多通道光分束器模组，所述光电检测模组(12)包括多个并列放置的光电检测器；
所述电端设备包括接收机天线(2)、射频放大器(4)、射频功分器(5)、隔离器(8)、射频合路器(10)、相位延迟模组(13)、低噪声放大器模组(14)与射频功分器模组(15)；所述射频合路器(10)采用多通道射频合路器模组；所述相位延迟模组(13)包括多个相位延迟单元，所述低噪声放大器模组(14)包括多个低噪声放大器，所述射频功分器模组(15)采用多通道射频功分器模组；
所述光电检测模组(12)的输出端依次经过相位延迟模组(13)、低噪声放大器模组(14)进入至射频功分器模组(15)的输入端，所述射频功分器模组(15)的一个输出端依次通过射频合路器(10)、隔离器(8)连接射频功分器(5)的一个输入端，所述接收机天线(2)连接射频功分器(5)的另一个输入端，连接射频功分器(5)的输出端连接马赫-曾德尔电光强度调制器(3)的射频端口。
2.根据权利要求1所述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述光学频率梳(1)的波长间隔为50GHz、梳齿数大于20齿，所述接收机天线(2)接收范围大于20GHz。
3.根据权利要求1所述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述马赫-曾德尔电光强度调制器(3)调制带宽为40GHz，所述射频放大器(4)增益为17dB。
4.根据权利要求1所述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述射频功分器(5)分光比为50:50，所述光放大器(6)是波长1550nm、输出光功率10dBm以上的掺铒光放大器。
5.根据权利要求1所述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述法布里-珀罗光滤波器(7)波长间隔为49GHz，所述隔离器(8)的隔离度大于20dB。
6.根据权利要求1所述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述隔离器(8)的隔离度大于20dB。
7.根据权利要求1所述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述光解复用器(9)的波长间隔为50GHz。
8.根据权利要求1所述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述光电检测器是工作带宽大于40GHz的光电检测器。
9.根据权利要求1所述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述相位延迟模组(13)的移相范围为0-2π。
10.根据权利要求1所述的基于光学频率梳的多路高灵敏度宽带射频信号接收装置，其特征是，所述低噪声放大器模组(14)增益大于20dB。
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