CN215956390U

CN215956390U - 微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置

Info

Publication number: CN215956390U
Application number: CN202121306754.1U
Authority: CN
Inventors: 江天; 罗毓敏; 华卫红; 张江华; 勾文铀; 郑鑫; 杨杰; 张馨; 赵悦
Original assignee: National University of Defense Technology
Current assignee: National University of Defense Technology
Priority date: 2021-06-10
Filing date: 2021-06-10
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2031-06-10

Abstract

一种微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，包括：光载波单元，光载波单元适于生成单频连续光载波并将单频连续光载波分为第一路单频连续光载波和第二路单频连续光载波；光频梳产生单元，适于接收第一路单频连续光载波并产生光频梳；解复用单元组，用于将光频梳中的所需的光频梳梳齿解复用出来；接收天线；双边带调制单元，用于将接收天线接收到的接收信号双边带调制到第二路单频连续光载波上并输出调制光载波；相干解调模块，用于以解复用的光频梳梳齿作为参考信号对调制光载波进行相干解调。所述微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置提高工作带宽，缩窄瞬时带宽。

Description

微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置

技术领域

本实用新型属于微波光子学技术领域，尤其涉及一种微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，电子通信、雷达、电子战等诸多方面都对信号带宽提出了更高的要求。但由于传统电子器件存在的“电子瓶颈”限制，微波接收机系统在带宽扩展、频谱效率提高等方面都受到了诸多阻碍。同时，随着光纤通信技术的不断发展，光纤通信技术的器件具有尺寸小、信号干扰小、无辐射等众多优点，这些优点可以与微波通信技术实现互补，两者互相渗透融合形成新的技术——微波光子技术。微波光子技术融合了光波宽带低损优势和微波窄带精细控制的优势，为信号的带宽扩展、效率提高提供了新的方案。

然而，现有的通信接收装置的性能还有待提高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，采用信道化和注入锁定方式，提高工作带宽，缩窄瞬时带宽。

本实用新型提供一种微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，包括：光载波单元，用于生成单频连续光载波并将单频连续光载波分为第一路单频连续光载波和第二路单频连续光载波；光频梳产生单元，用于接收第一路单频连续光载波并产生光频梳；解复用单元组，用于将光频梳中的所需的光频梳梳齿解复用出来；接收天线；双边带调制单元，用于将接收天线接收到的接收信号双边带调制到第二路单频连续光载波上并输出调制光载波；相干解调模块，用于以解复用的光频梳梳齿作为参考信号，对调制光载波进行相干解调。

可选的，所述光载波单元包括激光器和第一分束单元，所述激光器用于产生单频连续光载波，所述第一分束单元用于将激光器产生的单频连续光载波分成第一路单频连续光载波和第二路单频连续光载波。

可选的，所述光频梳产生单元包括：微波源，用于生成单频的微波信号；3倍频器；第一相位调制器、第二相位调制器、第一强度调制器、第二强度调制器和第三强度调制器，所述微波源的输出端与3倍频器的输入端和第三强度调制器的射频输入端连接，所述3倍频器的输出端与第一强度调制器的射频输入端、第二强度调制器的射频输入端、第一相位调制器的射频输入端以及第二相位调制器的射频输入端连接，第一相位调制器的光输出端与第二相位调制器的光输入端连接，第二相位调制器的光输出端与第一强度调制器的光输入端连接，第一强度调制器的光输出端与第二强度调制器的光输入端连接，第二强度调制器的光输出端与第三强度调制器的光输入端连接，第三强度调制器的光输出端作为光频梳产生单元的输出端。

可选的，相干解调模块包括第一相干解调单元至第N相干解调单元；N为大于等于2的整数；所述微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置还包括：第二分束单元，所述第二分束单元的输入端与所述光频梳产生单元的输出端连接，第二分束单元用于将光频梳分成第一路子光频梳至第N路子光频梳；第三分束单元，用于接收双边带调制单元输出的调制光载波并将调制光载波分成第一路子调制光载波至第N路子调制光载波，第一路子调制光载波至第N路子调制光载波中各路子调制光载波的信号相同；所述解复用单元组包括第一解复用单元至第N解复用单元，第一解复用单元用于输出第一特征梳齿，第N解复用单元用于输出第N特征梳齿，所述第一特征梳齿至第N特征梳齿的频率各不相同；所述第二分束单元用于输出第n路子光频梳至第n解复用单元，第n解复用单元适于输出第n特征梳齿至第n相干解调单元；n为大于等于1且小于等于N的整数；第三分束单元用于输出第n路子调制光载波至第n相干解调单元。

可选的，第一解复用单元包括第一分布式反馈激光器和第一环形器，第N解复用单元包括第N分布式反馈激光器和第N环形器,第n解复用单元包括第n分布式反馈激光器和第n环形器，第n环形器用于将第n路子光频梳注入第n分布式反馈激光器，第n环形器还用于输出第n特征梳齿，第一分布式反馈激光器至第N分布式反馈激光器的锁定频率均不同。

可选的，第n分布式反馈激光器具有锁定频率f_DFB(n)，f_DFB(n)＝f_c+nf_m；f_c为第一路单频连续光载波的频率；所述光频梳产生单元包括微波源，f_m为微波源输出的微波信号的频率。

可选的，第n相干解调单元包括：第n个90°光学桥接器、第n个第一平衡光电探测器、第n个第二平衡光电探测器、第2n-1低通滤波器、第2n低通滤波器、第n个第一模数转换器和第n个第二模数转换器；第n个90°光学桥接器的第一输入端与第n解复用单元的输出端连接，第n个90°光学桥接器的第二输入端与第三分束单元的第n路输出端连接，第三分束单元的第n路输出端适于输出第n路子调制光载波；第n个90°光学桥接器的第一输出端和第n个90°光学桥接器的第二输出端与第n个第一光电平衡探测器的输入端连接，第n个90°光学桥接器的第三输出端和第n个90°光学桥接器的第四输出端与第n个第二光电平衡探测器的输入端连接；第n个第一光电平衡探测器输出第n个第一电信号至第2n-1低通滤器，第n个第二光电平衡探测器输出第n个第二电信号至第2n低通滤器；第2n-1低通滤器的输出端与第n个第一模数转换器的输入端连接，第2n低通滤器的输出端与第n个第二模数转换器的输入端连接。

可选的，第n个90°光学桥接器的第一输出端适于输出第一路复合输出信号,第n个90°光学桥接器的第二输出端适于输出第二路复合输出信号,第n个90°光学桥接器的第三输出端适于输出第三路复合输出信号,第n个90°光学桥接器的第四输出端适于输出第四路复合输出信号，第一路复合输出信号与第二路复合输出信号正交，第三路复合输出信号和第四路复合输出信号正交。

可选的，每个低通滤波器的截止频率均为

所述光频梳产生单元包括微波源，f_m为微波源输出的微波信号的频率。

可选的，还包括：所述数字信号处理单元；第一个第一模数转换器的输出端至第N个第一模数转换器的输出端、以及第一个第二模数转换器的输出端至第N个第二模数转换器的输出端与所述数字信号处理单元连接；所述数字信号处理单元适于获取所述接收信号中的相位信息和幅度信息。

可选的，所述双边带调制单元为马赫-增德尔调制器。

本实用新型技术方案具有以下益效果：

1.本实用新型技术方案提供的微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置中具有良好的通用性，可广泛应用于诸多微波光子系统中，具有很好的经济性；本实用新型利用分布式反馈激光器的注入锁定对光频梳进行解复用操作，避免了大体积多晶振荡器和射频滤波器，结构更加紧凑，且可分离自由光谱范围更小的光频梳梳齿，减小插入损耗以及噪声的引入。同时，光学直接变频的方法不再需要复杂的可调谐光滤波器。能够有效提高工作带宽，缩窄瞬时带宽。

附图说明

图1为本实用新型微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置的结构框图；

图2为本实用新型微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置一个具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型一实施例提供一种微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，请参考图1，包括：光载波单元；光频梳产生单元120；第二分束单元130；解复用单元组140；接收天线150；双边带调制单元160；第三分束单元170；相干解调模块180。光载波单元包括激光器100和第一分束单元110。

所述光载波单元适于生成单频连续光载波并将单频连续光载波分为第一路单频连续光载波和第二路单频连续光载波。

所述激光器100用于产生单频连续光载波。

所述第一分束单元110用于将激光器100产生的单频连续光载波分成第一路单频连续光载波和第二路单频连续光载波。

第一分束单元110输出的第一路单频连续光载波进入所述光频梳产生单元120，第一分束单元110输出的第二路单频连续光载波进入双边带调制单元160。

所述光频梳产生单元120用于接收第一路单频连续光载波，并用于产生具有一定频率间隔的光频梳并输出至第二分束单元130。

所述第二分束单元130用于将光频梳分成N路子光频梳，包括第一路子光频梳至第N路子光频梳，N为大于等于2的整数。

所述解复用单元组用于将光频梳中的所需的梳齿解复用出来。所述解复用单元组140包括第一解复用单元至第N解复用单元。第一解复用单元用于输出第一特征梳齿，第N解复用单元用于输出第N特征梳齿，第n解复用单元用于输出第n特征梳齿，所述第一特征梳齿至第N特征梳齿的频率各不相同。

第二分束单元130输出第n路子光频梳至第n解复用单元，n为大于等于1且小于等于N的整数。

第一解复用单元至第N解复用单元均包括分布式反馈(DFB)激光器，用于将子光频梳中的特征梳齿放大，并抑制特征梳齿之外的其他梳齿，达到解复用出特征梳齿的效果。当分布式反馈(DFB)激光器的激光波长与激光器产生的激光波长相近甚至是相同时，分布式反馈(DFB)激光器的激光将会锁定在激光器的波长上。

所述接收天线150用于接收其他发射机发射的信号(通信信号)。

所述双边带调制单元160用于将接收天线150接收到的接收信号双边带调制到第二路单频连续光载波上并输出调制光载波。

第三分束单元170用于将调制光载波分成N路，包括第一路子调制光载波至第N路子调制光载波。

所述相干解调模块用于以解复用的光频梳梳齿作为参考信号对调制光载波进行相干解调。所述相干解调模块180包括第一相干解调单元至第N相干解调单元。

第三分束单元170输出第n路子调制光载波至第n相干解调单元。

第一解复用单元输出的第一特征梳齿与第三分束单元170输出的第一路子调制光载波形成第一对复合波，第n解复用单元输出的第n特征梳齿与第三分束单元170输出的第n路子调制光载波形成第n对复合波,第N解复用单元输出的第N特征梳齿与第三分束单元170输出的第N路子调制光载波形成第N对复合波。

第一对复合波输入第一相干解调单元，第n对复合波输入第n相干解调单元，第N对复合波输入第N相干解调单元。

相干解调模块用于以解复用的光频梳梳齿作为参考信号，对调制光载波进行相干解调。具体的，第n相干解调单元用于以第n特征梳齿作为参考信号对第n路子调制光载波进行相干解调。

下面结合图2对本实用新型技术方案进行进一步详细说明。如图2所示，本实施例的微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置包括：激光器100、第一分束单元110、微波源190、3倍频器200、相位调制器、强度调制器、第二分束单元130、N个环形器、N个分布式反馈激光器、接收天线150、马赫-增德尔调制器(MZM)160a、第三分束单元170、N个90°光学桥接器、N个第一平衡光电探测器、N个第二平衡光电探测器、2N个低通滤波器、N个第一模数转换器ADC₁、N个第二模数转换器ADC₂、数字信号处理单元230。

激光器100产生单频连续光载波，设激光器100产生的单频连续光载波的信号电场为：

其中，f_c为激光器100产生单频连续光载波的频率，Ec(t)为激光器100产生单频连续光载波的电场，t为时间，j为虚数单位。

所述光频梳产生单元120包括：微波源190、3倍频器200、第一相位调制器210a、第二相位调制器210b，第一强度调制器220a、第二强度调制器220b和第三强度调制器220c。所述微波源190的输出端与3倍频器200的输入端和第三强度调制器220c的射频输入端连接，所述3倍频器200的输出端与第一强度调制器220a的射频输入端、第二强度调制器220b的射频输入端、第一相位调制器210a的射频输入端以及第二相位调制器210b的射频输入端连接。第一相位调制器210a的光输出端与第二相位调制器210b的光输入端连接，第二相位调制器210b的光输出端与第一强度调制器220a的光输入端连接，第一强度调制器220a的光输出端与第二强度调制器220b的光输入端连接，第二强度调制器220b的光输出端与第三强度调制器220c的光输入端连接。本实施例中，第三强度调制器220c的光输出端作为光频梳产生单元120的输出端。

微波源190用于生成单频的微波信号。微波源190输出的微波信号的频率为f_m。微波源190输出的微波信号经过3倍频器200之后，3倍频器200输出的微波信号的频率为3f_m。频率为3f_m的微波信号驱动第一相位调制器210a、第二相位调制器210b、第一强度调制器220a和第二强度调制器220b，生成频率间隔为3f_m、梳齿数为q的光频梳，第二强度调制器220b的输出端输出频率间隔为3f_m、梳齿数为q的光频梳。其次，微波源190输出的微波信号驱动第三强度调制器220c，最终使得第三强度调制器220c输出频率间隔为f_m、梳齿数目为3q的光频梳。第三强度调制器220c的输出端与第二分束单元的输出端连接。

本实施例中，q和N的关系为：N＝(3q-1)/2。

所述激光器100产生的单频连续光载波被第一分束单元110分为两路，第一分束单元110输出的一路单频连续光载波进入级联的强度调制器220和相位调制器210，具体的，第一分束单元110输出的一路单频连续光载波进入第一相位调制器210a的光输入端。

微波源190用于产生驱动强度调制器105和各相位调制器的微波信号。在微波源190的调制作用下，第三强度调制器220c输出得到光频梳。即

其中，f_m为微波源输出的微波信号的频率，f_c为激光器100产生单频连续光载波的频率，j为虚数单位，t为时间，E_lo(t)表示光频梳的电场。

N个分布式反馈激光器包括第一分布式反馈激光器DFB₁至第N分布式反馈激光器DFB_N。N个环形器包括第一环形器至第N环形器。

本实施例中，第一解复用单元包括第一分布式反馈激光器DFB₁和第一环形器，第N解复用单元包括第N分布式反馈激光器DFB_N和第N环形器，第n解复用单元包括第n分布式反馈激光器和第n环形器。各环形器均为光纤环形器。各环形器均为标准三端口器件，第n环形器具有第一端口、第二端口和第三端口，第n环形器的第一端口适于输入第n路子光频梳，第n环形器的第二端口与第n分布式反馈激光器相连，第n环形器的第三端口与第n相干解调单元连接。第n环形器用于将第n路子光频梳注入第n分布式反馈激光器，第n环形器还用于输出第n特征梳齿。

第n分布式反馈激光器输出的第n特征梳齿输入至第n相干解调单元。具体的，第n分布式反馈激光器输出的第n特征梳齿从第n环形器的第三端口输出至第n相干解调单元。

光频梳信号经过第二分束单元130之后分成N路子光频梳，包括第一路子光频梳至第N路子光频梳。第n路子光频梳输入至第n分布式反馈激光器中。第n分布式反馈激光器具有锁定频率f_DFB(n)。f_DFB(n)＝f_c+nf_m；其中n＝1，2，3……N。第一分布式反馈激光器至第N分布式反馈激光器的锁定频率均不同。

第n分布式反馈激光器用于将第n路子光频梳中的特征梳齿放大，并抑制第n路子光频梳中特征梳齿之外的其他梳齿，达到解复用出第n特征梳齿。第n分布式反馈激光器输出第n特征梳齿。

其中，n为信道数。E′_lo(t)_n表示第n特征梳齿的电场。

接收天线150接收到的接收信号的电场为v_r(t)。

其中，r(t)为接收信号的振幅，l为整数。

第一分束单元110输出的第二路单频连续光载波输入到双边带调制单元160，本实施例中，双边带调制单元160为马赫-增德尔调制器160a，第一分束单元110输出的第二路单频连续光载波输入到马赫-增德尔调制器160a中。

所述马赫-增德尔调制器160a用于将接收天线150接收到的接收信号调制到第二路单频连续光载波上并输出调制光载波。

当马赫-增德尔调制器160a偏置在最小传输点时，马赫-增德尔调制器160a输出的调制光载波的电场为Esig(t)。

第三分束单元170用于将调制光载波分成N路，包括第一路子调制光载波至第N路子调制光载波。第一路子调制光载波至第N路子调制光载波中各路子调制光载波的信号相同。

本实施例中，第n相干解调单元包括：第n个90°光学桥接器、第n个第一平衡光电探测器、第n个第二平衡光电探测器、第2n-1低通滤波器、第2n低通滤波器、第n个第一模数转换器和第n个第二模数转换器。第n个90°光学桥接器的第一输入端与第n解复用单元的输出端连接，第n个90°光学桥接器的第二输入端与第三分束单元170的第n路输出端连接，第三分束单元170的第n路输出端适于输出第n路子调制光载波。

第n个第一光电平衡探测器输出第n个第一电信号至第2n-1低通滤器，第n个第二光电平衡探测器输出第n个第二电信号至第2n低通滤器。

第n解复用单元输出的第n特征梳齿与第三分束单元170输出的第n路子调制光载波形成第n对复合波。第n对复合波输入第n相干解调单元，具体的，第n对复合波输入第n相干解调单元中的第n个90°光学桥接器。每个90°光学桥接器均具有第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端，第n个90°光学桥接器的第一输出端适于输出第一路复合输出信号,第n个90°光学桥接器的第二输出端适于输出第二路复合输出信号,第n个90°光学桥接器的第三输出端适于输出第三路复合输出信号,第n个90°光学桥接器的第四输出端适于输出第四路复合输出信号。

第n个90°光学桥接器输出的第一路复合输出信号为E_n1，第n个90°光学桥接器输出的第二路复合输出信号为E_n2,第n个90°光学桥接器输出的第三路复合输出信号为E_n3,第n个90°光学桥接器输出的第四路复合输出信号为E_n4。第n个90°光学桥接器输出的第一路复合输出信号与第n个90°光学桥接器输出的第二路复合输出信号正交，第n个90°光学桥接器输出的第三路复合输出信号和第n个90°光学桥接器输出的第四路复合输出信号正交。

E_n1＝E_sig(t)+E′_lo(t)_n, (式6-1)。

E_n2＝E_sig(t)-E′_lo(t)_n， (式6-2)。

E_n3＝E_sig(t)+jE′_lo(t)_n， (式6-3)。

E_n4＝E_sig(t)-jE′_lo(t)_n， (式6-4)。

第n个90°光学桥接器的第一输出端和第n个90°光学桥接器的第二输出端与第n个第一光电平衡探测器的输入端连接，第n个90°光学桥接器的第三输出端和第n个90°光学桥接器的第四输出端与第n个第二光电平衡探测器的输入端连接。

第n个90°光学桥接器输出的第一路复合输出信号和第n个90°光学桥接器输出的第二路复合输出信号输入至第n个第一光电平衡探测器，第n个第一光电平衡探测器输出第n个第一电信号，V_n1(t)为第n个第一电信号的电压。

V_n1(t)∝4|r(t)|{cos[2π(l-n)f_mt+arg(r(t))]+cos[2π(-l-n)f_mt-arg(r(t))]}(式7)。

第n个90°光学桥接器输出的第三复合路输出信号和第n个90°光学桥接器输出的第四路复合输出信号输入至第n个第二光电平衡探测器，第n个第二光电平衡探测器输出第n个第二电信号，V_n2(t)为第n个第二电信号的电压。

V_n2(t)∝4|r(t)|{sin[2π(l-n)f_mt+arg(r(t))]+sin[2π(-l-n)f_mt-arg(r(t))]}(式8)。

第n个第一光电平衡探测器的输出端与第2n-1低通滤器的输入端连接，第n个第一光电平衡探测器输出第n个第一电信号至第2n-1低通滤器，第n个第二光电平衡探测器的输出端与第2n低通滤器的输入端连接，第n个第二光电平衡探测器输出第n个第二电信号至第2n低通滤器。每个低通滤波器的截止频率均为

第2n-1低通滤器的输出端与第n个第一模数转换器的输入端连接，第2n低通滤器的输出端与第n个第二模数转换器的输入端连接。第2n-1低通滤器的输出端适于输出第n个第一滤波电信号，V_n3(t)为第n个第一滤波电信号的电压。

v_n3(t)∝4|r(t)|cos[arg(r(t))]， (式9-1)。

第2n低通滤器的输出端适于输出第n个第二滤波电信号，V_n4(t)为第n个第二滤波电信号的电压。

v_n4(t)∝4|r(t)|sin[arg(r(t))]， (式9-2)。

第n个第一模数转换器输出第n个第一数子信号，第n个第二模数转换器输出第n个第二数子信号。

第一个第一模数转换器的输出端至第N个第一模数转换器的输出端、以及第一个第二模数转换器的输出端至第N个第二模数转换器的输出端与所述数字信号处理单元连接。

所述数字信号处理单元适于获取所述接收信号中的相位信息和幅度信息。

其中，arg(r(t))为所述接收信号中的相位信息。

上式表明，经过本实用新型所述接收系统，得到了接收信号中有用信息的幅度和相位，即完成了对接收信号的解调。

需要说明的是，信道化技术是一种将大带宽的信号分割成多路窄带宽信号的手段。ADC模数转换器的瞬时带宽限制了信号带宽的增长。而信道化技术的有效降低了系统对ADC模数转换器瞬时带宽的需求。传统基于电子的信道化往往具有功耗大、信道相对带宽大、信道间串扰严重等弊端。当微波光子技术也被用到了信道化当中时，微波光子信道化的优势包括：光子器件相较于电子元件体积更小、传输损耗更低，使得整个系统更加紧凑，功耗更低；光载波频率高且带宽极小，使得线路传输特性更加稳定；光子系统能够抗电磁干扰，信息安全度更高；并且微波光子信道化可以与传统电子信道化的信号处理系统对接，借助光通信的各种优势，能够完成传统电子系统无法完成的宽带信号的传输和处理工作。

需要说明的是，目前，微波光子信道化接收的方案主要包括基于双光频梳及I/Q解调的信道化和基于滤波效应的信道化两种。基于双光频梳和I/Q解调的方法是将射频信号通过载波抑制单边带调制到其中一路频率间隔为f_S的信号光频梳上，另一路本征光频梳频率间隔为f_LO。两光频梳的梳齿间隔f_S和f_LO有略微差别，经过镜频抑制混频可以选取不同梳齿上调制的电信号的不同频率分量。基于滤波效应的信道化主要包括基于光频梳滤波和基于光栅滤波两种。基于光频梳滤波的信道化是将射频信号调制到频率间隔为f_S的光频梳上，通过频率间隔为f_LO的梳状滤波器选取射频信号不同的频率分量。基于光栅滤波的信道化是将射频信号调制到单频光载波上，通过光栅窄线宽滤波效应选取光射频信号不同的频率分量。

使用注入锁定技术则可以将接收机系统的瞬时带宽缩小到1GHz的范围，这样便大大扩展了频谱的利用率。

需要说明的是，解多路复用技术主要使用的是波分复用(WDM)，例如奈奎斯特波分复用(NWDM)和相关光学正交波分复用(CO-OFDM)等。通常，波分复用系统使用的大都为基于阵列波导光栅(AWG)和波长选择开关(WSS)的解多路复用器。然而，这些器件不具备足够的带宽分辨率来分离自由光谱范围(FSR)<12.5GHz的光频梳梳齿，此外，还会引进大量的插入损耗，而这种损耗通常由光放大器来补偿，但光放大器又会增加系统的噪声。基于光注入锁定的解多路复用技术则能够克服这些缺点。这个方法能够选择间隔紧密的梳齿，没有插入损耗和任何关于非对称信道间距的约束，且可用于任何类型的光频梳。此外，该有源解多路复用器还可以视为恒定功率模式工作的超低噪声放大器和增益均衡器，其自由光谱范围(FSR)可调谐，同时具有很好的稳定性和灵活性。注入锁定作为解多路复用器的这些优点同样可以运用到接收机系统中，使系统的性能大大提高。

相应的，上述一种微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置的工作方法包括：光载波单元生成单频连续光载波并将单频连续光载波分为第一路单频连续光载波和第二路单频连续光载波；光频梳产生单元接收第一路单频连续光载波并产生光频梳；解复用单元组将光频梳中的所需的光频梳梳齿解复用出来；双边带调制单元将接收天线接收到的接收信号双边带调制到第二路单频连续光载波上并输出调制光载波；相干解调模块以解复用的光频梳梳齿作为参考信号，对调制光载波进行相干解调。

具体的，光载波单元生成单频连续光载波并将单频连续光载波分为第一路单频连续光载波和第二路单频连续光载波的步骤包括：激光器产生单频连续光载波；所述第一分束单元将激光器产生的单频连续光载波分成第一路单频连续光载波和第二路单频连续光载波。

具体的，所述微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收方法还包括：第二分束单元将光频梳产生单元产生的光频梳分成第一路子光频梳至第N路子光频梳；第n解复用单元接收第二分束单元输出的第n路子光频梳并输出第n特征梳齿至第n相干解调单元；第一特征梳齿至第N特征梳齿的频率各不相同；第三分束单元接收双边带调制单元输出的调制光载波并将调制光载波分成第一路子调制光载波至第N路子调制光载波，第一路子调制光载波至第N路子调制光载波中各路子调制光载波的信号相同；第三分束单元输出第n路子调制光载波至第n相干解调单元；第n相干解调单元以第n特征梳齿作为参考信号，对调制光载波进行相干解调。

以上所述仅为本实用新型的一个实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，其特征在于，包括：

光载波单元，用于生成单频连续光载波并将单频连续光载波分为第一路单频连续光载波和第二路单频连续光载波；

光频梳产生单元，用于接收第一路单频连续光载波并产生光频梳；

解复用单元组，用于将光频梳中的所需的光频梳梳齿解复用出来；

接收天线；

双边带调制单元，用于将接收天线接收到的接收信号双边带调制到第二路单频连续光载波上并输出调制光载波；

相干解调模块，用于以解复用的光频梳梳齿作为参考信号，对调制光载波进行相干解调。

2.根据权利要求1所述的微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，其特征在于，所述光载波单元包括激光器和第一分束单元，所述激光器用于产生单频连续光载波，所述第一分束单元用于将激光器产生的单频连续光载波分成第一路单频连续光载波和第二路单频连续光载波。

3.根据权利要求1所述的微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，其特征在于，所述光频梳产生单元包括：微波源，用于生成单频的微波信号；3倍频器；第一相位调制器、第二相位调制器、第一强度调制器、第二强度调制器和第三强度调制器，所述微波源的输出端与3倍频器的输入端和第三强度调制器的射频输入端连接，所述3倍频器的输出端与第一强度调制器的射频输入端、第二强度调制器的射频输入端、第一相位调制器的射频输入端以及第二相位调制器的射频输入端连接，第一相位调制器的光输出端与第二相位调制器的光输入端连接，第二相位调制器的光输出端与第一强度调制器的光输入端连接，第一强度调制器的光输出端与第二强度调制器的光输入端连接，第二强度调制器的光输出端与第三强度调制器的光输入端连接，第三强度调制器的光输出端作为光频梳产生单元的输出端。

4.根据权利要求1所述的微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，其特征在于，相干解调模块包括第一相干解调单元至第N相干解调单元；N为大于等于2的整数；

所述微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置还包括：第二分束单元，所述第二分束单元的输入端与所述光频梳产生单元的输出端连接，第二分束单元用于将光频梳分成第一路子光频梳至第N路子光频梳；第三分束单元，用于接收双边带调制单元输出的调制光载波并将调制光载波分成第一路子调制光载波至第N路子调制光载波，第一路子调制光载波至第N路子调制光载波中各路子调制光载波的信号相同；

所述解复用单元组包括第一解复用单元至第N解复用单元，第一解复用单元用于输出第一特征梳齿，第N解复用单元用于输出第N特征梳齿，所述第一特征梳齿至第N特征梳齿的频率各不相同；

所述第二分束单元用于输出第n路子光频梳至第n解复用单元，第n解复用单元适于输出第n特征梳齿至第n相干解调单元；n为大于等于1且小于等于N的整数；

第三分束单元用于输出第n路子调制光载波至第n相干解调单元。

5.根据权利要求4所述的微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，其特征在于，第一解复用单元包括第一分布式反馈激光器和第一环形器，第N解复用单元包括第N分布式反馈激光器和第N环形器,第n解复用单元包括第n分布式反馈激光器和第n环形器，第n环形器用于将第n路子光频梳注入第n分布式反馈激光器，第n环形器还用于输出第n特征梳齿，第一分布式反馈激光器至第N分布式反馈激光器的锁定频率均不同。

6.根据权利要求5所述的微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，其特征在于，第n分布式反馈激光器具有锁定频率f_DFB(n)，f_DFB(n)＝f_c+nf_m；f_c为第一路单频连续光载波的频率；

7.根据权利要求4所述的微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，其特征在于，第n相干解调单元包括：第n个90°光学桥接器、第n个第一平衡光电探测器、第n个第二平衡光电探测器、第2n-1低通滤波器、第2n低通滤波器、第n个第一模数转换器和第n个第二模数转换器；

第n个90°光学桥接器的第一输入端与第n解复用单元的输出端连接，第n个90°光学桥接器的第二输入端与第三分束单元的第n路输出端连接，第三分束单元的第n路输出端适于输出第n路子调制光载波；

第n个90°光学桥接器的第一输出端和第n个90°光学桥接器的第二输出端与第n个第一光电平衡探测器的输入端连接，第n个90°光学桥接器的第三输出端和第n个90°光学桥接器的第四输出端与第n个第二光电平衡探测器的输入端连接；

第n个第一光电平衡探测器输出第n个第一电信号至第2n-1低通滤器，第n个第二光电平衡探测器输出第n个第二电信号至第2n低通滤器；

第2n-1低通滤器的输出端与第n个第一模数转换器的输入端连接，第2n低通滤器的输出端与第n个第二模数转换器的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，其特征在于，第n个90°光学桥接器的第一输出端适于输出第一路复合输出信号,第n个90°光学桥接器的第二输出端适于输出第二路复合输出信号,第n个90°光学桥接器的第三输出端适于输出第三路复合输出信号,第n个90°光学桥接器的第四输出端适于输出第四路复合输出信号，第一路复合输出信号与第二路复合输出信号正交，第三路复合输出信号和第四路复合输出信号正交。

9.根据权利要求7所述的微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，其特征在于，每个低通滤波器的截止频率均为2，所述光频梳产生单元包括微波源，f_m为微波源输出的微波信号的频率。

10.根据权利要求7所述的微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，其特征在于，还包括：数字信号处理单元；

第一个第一模数转换器的输出端至第N个第一模数转换器的输出端、以及第一个第二模数转换器的输出端至第N个第二模数转换器的输出端与所述数字信号处理单元连接；

11.根据权利要求1所述的微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置，其特征在于，所述双边带调制单元为马赫-曾德尔调制器。