一种微波信号的二次变频光正交解调方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种微波信号的二次变频光正交解调方法及系统，属于微波信号处理领域，包括以下步骤：S1：输入高频本振信号，利用调制器将本振信号加载到光载波上；S2：产生能覆盖低频段与高频段的本振光信号；S3：将本振光信号与加载射频信号的信号光混频，实现微波信号的零中频光正交解调。本发明专利技术利用二次变频的思想，将低频段的微波信号处理也搬移到高频段，即通过两级调制器进行光混频来产生覆盖低频段与高频段的宽带本振光信号，以此来实现微波信号的零中频光正交解调，可以很方便的覆盖全频段微波信号的正交解调，而且可以减小宽带信号光正交解调方案中对光信号处理的要求。

A Quadratic Frequency Conversion Optical Orthogonal Demodulation Method and System for Microwave Signals

【技术实现步骤摘要】
一种微波信号的二次变频光正交解调方法及系统
本专利技术涉及微波信号处理领域，具体涉及一种微波信号的二次变频光正交解调方法及系统。
技术介绍
随着电子信息技术的发展，信号频带越来越宽。同时，为简化系统设计，希望对各频段信号进行统一的中频数字信号处理。宽带接收机作为获取信息的前端设备，其需求越来越强烈，对其技术指标和环境适应性要求也越来越高，可以说接收机的性能对信息获取起着非常重要作用。传统的基于纯微波的方式实现超宽带的射频信号收发，受限于变频器、ADC、DAC等器件性能的限制，需要采用分段多次变频或分段模拟正交调制解调的方式实现，其缺点是模拟收发通道比较复杂，频带内指标不易保证。结合微波光子技术，采用光变频正交调制解调，将微波的模拟调制解调通过光子技术实现，可利用光信息处理带宽较大的优势实现超宽带的正交调制解调，对于雷达等涉及宽带微波信号处理的系统具有重要意义。目前，微波光子学方向，关于微波信号光正交解调的研究，主流的解决方案是利用90°光混频器实现信号的正交解调，其原理为：加载射频信号的信号光场与加载本振信号的本振光场从两个输入端口进入90°光混频器；通过两个耦合器，将信号光和本振光分别分为两路，在其中一路信号光场上额外引入90°的相移；将得到的两路正交的信号光与两路本振光分别通过两个耦合器进行混频，耦合器输出的光信号通过光电探测器并转为两路正交的射频信号输出。除90°光混频器外，还可通过光延迟线实现微波信号的正交解调，其实现原理如下：本振信号与射频信号通过电光调制器依次加载到光载波上进行混频；PD将混频后的光信号转为电信号，当本振信号频率与射频信号中心频率相等时，可实现零中频输出；在Q路上通过光延迟线，实现光载波上的本振信号90°相移，与射频信号混频，实现与I路正交的零中频输出。上面介绍的两种宽带射频信号光正交解调方案：基于90°光混频器的单边带载波抑制方案，以及基于光延迟线的正交光子下变频方案，两种实现方式在面对宽带射频信号处理时均存在困难。两种方案的难点均在于要求光正交解调系统同时具有处理高频与低频信号的能力。对于基于90°光混频器的正交解调方案，一般需通过单边带调制抑制混频杂散信号。如果通过滤波器实现单边带载波抑制调制，则处理的信号频段受限于光滤波器的带宽，由于激光器的中心波长漂移以及滤波器中心波长的精度通常在5GHz以上，因而难以通过光滤波的方式实现低频段的单边带载波抑制调制。如通过IQ调制器实现单边带载波抑制调制，由于IQ调制器要求输入的两路射频信号具有90°相位差，通过射频电路实现宽带信号精确的90°相位差难度很大，而当IQ调制器输入的两路射频信号正交度下降时，调制器的单边带载波抑制效果也相应降低，杂散干扰增大。对于基于光延迟线的正交光子下变频方案，需要通过光延迟线实现本振信号的90°移相。如本振信号覆盖频率从0.8GHz到40GHz，则要求光延迟线具有6.25～312.5ps的延迟范围，同时欲实现<±1.8°的相位平衡度，则需要延迟线具有0.125ps的步进精度，这种光延迟线指标的技术实现非常困难。通过步进电机以机械方式实现会导致延迟调节速度极慢，通过光开关的方式实现则导致光插损极大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：如何更方便地实现宽带微波信号的光正交解调，提供了一种微波信号的二次变频光正交解调方法。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术包括以下步骤：S1：输入高频本振信号，利用调制器将本振信号加载到光载波上；S2：产生能覆盖低频段与高频段的本振光信号；S3：将本振光信号与加载射频信号的信号光混频，实现微波信号的零中频光正交解调。优选的，所述步骤S2包括以下步骤：S211：输入高频本振信号后，在第一级调制器之后分为两路，一路高频本振光信号通过光延迟线引入光载微波信号的90°相移，另外一路高频本振光信号暂不做处理；S212：S211中的两路高频本振光信号再分别通过第二级调制器进行光混频，产生能覆盖低频段与高频段的本振光信号。优选的，所述步骤S3包括以下步骤：S311：将S212中所得的两路正交的本振光信号通过第三级调制器与第三级调制器上加载的射频信号进行光混频；S312：输出的光场经光电探测器转换为电信号，即可获得两路正交的零中频电信号，即实现了微波信号的零中频光正交解调工作。优选的，所述步骤312中，光电探测器为双平衡探测器，用于抑制直流分量和共模噪声。优选的，所述步骤S2包括以下步骤：S221：输入激光光源信号，激光光源信号在耦合器的作用下被分成两条支路；S222：在上支路中的光信号经过第一级与第二级调制器之后，加入光滤波器产生能覆盖低频段与高频段的单边带调制的本振光信号，下支路的光信号通过调制器加载射频信号。优选的，所述步骤S3包括以下步骤：S321：将S222中所得的单边带调制的本振光信号与射频信号调制所得的光信号通过90°光混频器进行混频；S322：混频后即可获得两路正交的零中频光信号，实现了微波信号的光正交解调。一种微波信号的二次变频光正交解调系统，包括：分路模块，用于将输入的高频本振信号分为两路；第一本振光模块，用于利用调制器将本振光信号加载到第一本振上，产生第一本振光信号；第二本振光模块，用于利用调制器将本振光信号加载到第二本振上，产生第二本振光信号；拍频本振光模块，用于产生能覆盖低频段与高频段的本振光信号；混频模块，用于将本振光信号与加载射频信号的信号光混频，从而实现微波信号的零中频光正交解调；所述分路模块、第一本振光模块、第二本振光模块、拍频本振光模块均与混频模块电连接。本专利技术相比现有技术具有以下优点：该微波信号的二次变频光正交解调方法，利用了二次变频的思想，将低频段的微波信号处理也搬移到高频段，即通过两级调制器进行光混频来产生覆盖低频段与高频段的宽带本振光信号，以此来实现微波信号的零中频光正交解调，可以很方便的覆盖全频段微波信号的正交解调，而且可以减小宽带信号光正交解调方案中对光信号处理的要求。附图说明图1是本专利技术的流程示意框图；图2是本专利技术的实施例一的流程示意图；图3是本专利技术的实施例二的流程示意图；图4是本专利技术的实施例一中采用双波长光源波分复用方式优化的流程示意图。图中：1、第一级调制器；2、耦合器；3、光延迟线；4、第二级调制器；5、第三级调制器；6、光电探测器；7、90°光混频器；8、第一光滤波器；9、第二光滤波器；10、激光器；11、波分复用器；12、第一级马赫增德尔调制器；13、第二级马赫增德尔调制器；14、第三级马赫增德尔调制器。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术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，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例一如图1所示，本实施例提供一种技术方案：一种微波信号的二次变频光正交解调方法，包括以下步骤：S1：输入高频本振信号，利用调制器将本振信号加载到光载波上；S2：产生能覆盖低频段与高频段的本振光信号；S3：将本振光信号与加载射频信号的信号光混频，实现微波信号的零中频光正交解调。如图2所示，更进一步地，一种微波信号的二次变频光正交解调方法具体为基于光延迟线的二次变频光正交调制解调方法。在基于光延迟线的二次变频光正交调制解调方法中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波信号的二次变频光正交解调方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：输入高频本振信号，利用调制器将本振信号加载到光载波上；S2：产生能覆盖低频段与高频段的本振光信号；S3：将本振光信号与加载射频信号的信号光混频，实现微波信号的零中频光正交解调。

【技术特征摘要】
1.一种微波信号的二次变频光正交解调方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：输入高频本振信号，利用调制器将本振信号加载到光载波上；S2：产生能覆盖低频段与高频段的本振光信号；S3：将本振光信号与加载射频信号的信号光混频，实现微波信号的零中频光正交解调。2.根据权利要求1所述的一种微波信号的二次变频光正交解调方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：S211：输入高频本振信号后，在第一级调制器之后分为两路，一路高频本振光信号通过光延迟线引入光载微波信号的90°相移，另外一路高频本振光信号暂不做处理；S212：S211中的两路高频本振光信号再分别通过第二级调制器进行光混频，产生能覆盖低频段与高频段的本振光信号。3.根据权利要求2所述的一种微波信号的二次变频光正交解调方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：S311：将S212中所得的两路正交的本振光信号通过第三级调制器与第三级调制器上加载的射频信号进行光混频；S312：输出的光场经光电探测器转换为电信号，即可获得两路正交的零中频电信号，即实现了微波信号的零中频光正交解调工作。4.根据权利要求3所述的一种微波信号的二次变频光正交解调方法，其特征在于，所述步骤312中，光电探测器为双平衡探测器，用于抑制直流分量和共模噪声。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅理，崇毓华，朱宇鹏，张卫清，王冰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽,34