一种基于无源相位校正的多频率多点微波光纤稳相传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于无源相位校正的多频率多点微波光纤稳相传输方法。中心站将多个不同频率的目标微波信号对应进行二分频后耦合为一路，经调制加载到光信号上向多个远端节点传输。单个远端节点（以远端节点一为例）将接收的二分频微波信号用功分器分为两路，一路进行三倍频，另一路回传至中心站。在中心站，其它远端节点经过相同传输后得到的微波信号与远端节点一的微波信号耦合，移频后通过波分复用器再次传送至远端节点一进行光电检测和带通滤波，输出的微波信号与三倍频微波信号进行混频，输出的微波信号经过滤波处理后，得到相位稳定的目标微波信号。本发明专利技术中微波稳相所需时间短、质量高，并且可向多个远端节点传输不同频率的微波信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微波信号的传输方法，尤其涉及一种基于无源相位校正的多频率多点微波光纤稳相传输方法，属于微波光子学

技术介绍
高质量的频率源是现代电子系统的核心，高稳定的频率标准推动了许多领域的发展。微波光子技术具有传输损耗小、带宽大、抗电磁干扰、轻便灵活、易于构造等特点，但利用光纤传输技术由于受不可控制的环境温度和机械应力变化的影响，导致信号的相位发生随机性的漂移，极大地影响了微波信号的质量。这对于波束形成系统中的精确相位馈送、空间技术中的稳定本振信号传输等都极为不利。早期在对微波信号稳相传输的研究主要使用两种方法，一种是通过进行一次信号传输后回传至本地端，提取与本地端本振信号的相位误差来控制光纤的链路参数，以此主动补偿因为外界环境如温度和机械应力等对光纤传输造成的相位抖动。目前较为常见的是通过使用光/电延迟线和压控振荡器(VCO)等来进行反馈补偿。主要缺点是采用了复杂的电路来进行相位误差的提取，增加了系统的噪声，并且当环境恶劣时，光纤长度的变化可能会超出相位补偿的范围，而且通常只能进行单一频率向单个远端节点进行传输。另外一种方法是通过电域的混频来被动的消除相位抖动，这种方法避免了较为复杂的相位误差的提取检测和反馈回路。但是这种方法通常需要多个不同波长的激光源、2-3个同步的微波信号源以及多个混频器等等，需要成本较高、系统复杂并且多段频率混合后可能出现互调失真等问题，且通常只能进行单一频率向单个远端节点进行传输。(F.Yin,A.Zhang,Y.Dai,T.Ren,K.Xu,J.Li,J.Lin,andG.Tang,“Phase-conjugation-basedfastRFphasestabilizationforfiberdelivery”Opt.Expressvol.22,no.1,2014.)
技术实现思路
鉴于现有技术的以上不足，本专利技术旨在提供一种基于无源相位校正的多频率多点微波光纤稳相传输方法，以克服传统稳相方法中相位校正速度较慢的劣势并解决传统稳相传输中单频率单点传输的缺陷问题。为达到上述目的，本专利技术提供的无源相位校正多频率多点微波稳相传输方法包括中心站和多个远端节点，其具体采用的手段为：一种基于无源相位校正的多频率多点微波光纤稳相传输方法，通过单模光纤连接的中心站和多个远端节点，中心站将多个不同频率的目标微波信号对应进行二分频后耦合为一路，经过光电调制加载到光信号上，向多个远端节点传输；在远端节点一中，将接收的二分频微波信号进行光电检测和带通滤波后用功分器分为两路，一路进行三倍频，另一路回传至中心站；在中心站，其它远端节点经过相同传输后得到的微波信号与远端节点一的微波信号耦合后，经声光调制器进行移频，再经波分复用器再次传送至远端节点一进行光电检测和带通滤波，输出的微波信号与三倍频微波信号进行混频，输出的微波信号经过滤波处理后，得到相位稳定的目标微波信号；在其它远端节点，经过与远端节点一相同步骤得到对应相位稳定的目标微波信号，实现多频率多点微波信号的光纤稳相传输；在中心站中，N个不同频率的目标微波信号通过N个二分频器将对应的微波信号进行二分频，获得二分频微波信号；激光源产生波长为λ0的光信号，将N个二分频微波信号耦合在一起后施加到第一马赫曾德尔调制器对光信号进行强度调制后提供给第一波分复用器；所述第一波分复用器将第一马赫曾德尔调制器输出的强度调制光信号和回传至中心站的多路微波信号传输至第一光环行器；设置在第一光环行器与远端节点间的第一光耦合器将第一光环行器输出的信号分为多路，分别传输至多个远端节点；N个远端节点具有同样的硬件结构，此处以远端节点一为例，包括：第二波分复用器用于将两个不同波长的光信号分为两个信道并将远端节点一的调制光信号在λ1信道通过光纤回传至中心站；第一光电检测器将中心站发出的调制光信号进行光电转换，并提供给第一带通滤波器；第一带通滤波器对接收的微波信号进行滤波处理，滤波中心频率为目标微波信号频率的一半；第一功分器将滤波后的微波信号分为两路，一路进行三倍频，另一路通过第二马赫曾德尔调制器调制到第二激光源上后回传至中心站进行往返传输；第一三倍频器将第一功分器输出的微波信号进行三倍频，倍频后的微波信号与往返传输的二分频微波信号进行混频；第二激光源产生回传至中心站所需波长为λ1的光信号；第二光环行器将远端节点的调制光信号耦合进光纤进行回传；第二光电检测器将接收的光信号进行光电转换，并提供给第二带通滤波器；第二带通滤波器对第二光电探测器的输出微波信号进行滤波，滤波中心频率为目标微波信号频率的一半；第三带通滤波器对接收的微波信号进行滤波，滤波中心频率为目标微波信号的频率，最终在远端节点得到相位稳定的目标微波信号；其它N-1个远端节点经过远端节点一同样步骤得到对应的相位稳定的目标微波信号。进一步地，在第一光环行器与第一波分复用器间连接有第一声光调制器对回传至中心站的多个不同波长的光源进行200MHz固定频率的频移，以降低因相同波长的光信号在同一根光线中往返传输引起的相干瑞利噪声的影响。进一步地，在第二带通滤波器与第三带通滤波器之间设置有第一混频器，所述第一混频器将第二带通滤波器输出的微波信号和第一三倍频器输出的三倍频微波信号进行混频，消除光纤链路中引起的相位扰动。这样，第二波分复用器将两个不同波长的光信号分为两个信道并将远端节点一的调制光信号在λ1信道通过光纤回传至中心站，其中λ0信道连接所述第一光电检测器将接收的光信号进行光电转换，并提供给所述第一带通滤波器进行滤波，滤波中心频率为目标微波信号频率的一半，滤波输出的微波信号连接所述第一功分器，将微波信号分为两路，一路连接所述第一三倍频器进行三倍频，另一路通过第二马赫曾德尔调制器调制到波长为λ1的第二激光源上后回传至中心站进行往返传输，再次回传的微波信号连接所述第二光环行器将调制光信号传输至第二光电检测器进行光电转换，并提供给所述第二带通滤波器，滤波中心频率为目标微波信号频率的一半，滤波输出的微波信号连接所述第一混频器将第二带通滤波器输出的微波信号和第一三倍频器输出的三倍频微波信号进行混频，消除光纤链路中引起的相位扰动，然后连接所述第三带通滤波器对混频输出的微波信号进行滤波处理，滤波中心频率为目标微波信号的频率，最终在远端节点得到相位稳定的目标微波信号。所述其它多个远端节点经过同样步骤得到对应的相位稳定的目标微波信号。从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术仅需将光纤传输至远端后和另一路经过往返传输的本振信号进行混频，即可消除微波信号在光纤中传输后引入的相位扰动，不需要通过复杂的电路设计来提取相位扰动的信息来进行补偿，降低了系统的复杂度，并且相位校正所需时间为光信号在光纤链路往返传输的时间，可以实现快速相位校正。2、本专利技术可以同时向多个远端节点传输不同频率的微波信号，真正实现无源相位校正的多频率多点微波光纤稳相传输。附图说明图1为本专利技术一种基于无源相位校正的多频率多点微波光纤稳相传输方法的结构示意图。图2为本专利技术一种基于无源相位校正的多频率多点微波光纤稳相传输方法的系统框图。图3为本专利技术无源相位校正光纤稳相传输的原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明：图1为本专利技术一种基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无源相位校正的多频率多点微波光纤稳相传输方法，通过单模光纤连接的中心站和多个远端节点，中心站将多个不同频率的目标微波信号对应进行二分频后耦合为一路，经过光电调制加载到光信号上，向多个远端节点传输；在远端节点一中，将接收的二分频微波信号进行光电检测和带通滤波后用功分器分为两路，一路进行三倍频，另一路回传至中心站；在中心站，其它远端节点经过相同传输后得到的微波信号与远端节点一的微波信号耦合后，经声光调制器进行移频，再经波分复用器再次传送至远端节点一进行光电检测和带通滤波，输出的微波信号与三倍频微波信号进行混频，输出的微波信号经过滤波处理后，得到相位稳定的目标微波信号；在其它远端节点，经过与远端节点一相同步骤得到对应相位稳定的目标微波信号，实现多频率多点微波信号的光纤稳相传输；在中心站中，N个不同频率的目标微波信号通过N个二分频器将对应的微波信号进行二分频，获得二分频微波信号；激光源产生波长为λ0的光信号，将N个二分频微波信号耦合在一起后施加到第一马赫曾德尔调制器对光信号进行强度调制后提供给第一波分复用器；所述第一波分复用器将第一马赫曾德尔调制器输出的强度调制光信号和回传至中心站的多路微波信号传输至第一光环行器；设置在第一光环行器与远端节点间的第一光耦合器将第一光环行器输出的信号分为多路，分别传输至多个远端节点；N个远端节点具有同样的硬件结构，此处以远端节点一为例，包括：第二波分复用器用于将两个不同波长的光信号分为两个信道并将远端节点一的调制光信号在λ1信道通过光纤回传至中心站；第一光电检测器将中心站发出的调制光信号进行光电转换，并提供给第一带通滤波器；第一带通滤波器对接收的微波信号进行滤波处理，滤波中心频率为目标微波信号频率的一半；第一功分器将滤波后的微波信号分为两路，一路进行三倍频，另一路通过第二马赫曾德尔调制器调制到第二激光源上后回传至中心站进行往返传输；第一三倍频器将第一功分器输出的微波信号进行三倍频，倍频后的微波信号与往返传输的二分频微波信号进行混频；第二激光源产生回传至中心站所需波长为λ1的光信号；第二光环行器将远端节点的调制光信号耦合进光纤进行回传；第二光电检测器将接收的光信号进行光电转换，并提供给第二带通滤波器；第二带通滤波器对第二光电探测器的输出微波信号进行滤波，滤波中心频率为目标微波信号频率的一半；第三带通滤波器对接收的微波信号进行滤波，滤波中心频率为目标微波信号的频率，最终在远端节点得到相位稳定的目标微波信号；其它N‑1个远端节点经过远端节点一同样步骤得到对应的相位稳定的目标微波信号。...

【技术特征摘要】
1.一种基于无源相位校正的多频率多点微波光纤稳相传输方法，通过单模光纤连接的中心站和多个远端节点，中心站将多个不同频率的目标微波信号对应进行二分频后耦合为一路，经过光电调制加载到光信号上，向多个远端节点传输；在远端节点一中，将接收的二分频微波信号进行光电检测和带通滤波后用功分器分为两路，一路进行三倍频，另一路回传至中心站；在中心站，其它远端节点经过相同传输后得到的微波信号与远端节点一的微波信号耦合后，经声光调制器进行移频，再经波分复用器再次传送至远端节点一进行光电检测和带通滤波，输出的微波信号与三倍频微波信号进行混频，输出的微波信号经过滤波处理后，得到相位稳定的目标微波信号；在其它远端节点，经过与远端节点一相同步骤得到对应相位稳定的目标微波信号，实现多频率多点微波信号的光纤稳相传输；在中心站中，N个不同频率的目标微波信号通过N个二分频器将对应的微波信号进行二分频，获得二分频微波信号；激光源产生波长为λ0的光信号，将N个二分频微波信号耦合在一起后施加到第一马赫曾德尔调制器对光信号进行强度调制后提供给第一波分复用器；所述第一波分复用器将第一马赫曾德尔调制器输出的强度调制光信号和回传至中心站的多路微波信号传输至第一光环行器；设置在第一光环行器与远端节点间的第一光耦合器将第一光环行器输出的信号分为多路，分别传输至多个远端节点；N个远端节点具有同样的硬件结构，此处以远端节点一为例，包括：第二波分复用器用于将两个不同波长的光信号分为两个信道并将远端节点一的调制光信号在λ1信道通过光纤回传至中心站；第一光电检测器将中心站发出的调制光信...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹喜华，张伟敬，罗斌，潘炜，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51