一种基于高重频相干光频梳的信道化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于高重频相干光频梳的信道化系统，涉及微波光子学、信道化接收等领域。本发明专利技术包括相干光频梳产生模块、信道划分与精细移频模块以及相干探测模块，基于级联调制器以及非线性展宽技术，构建了具有超宽带频率感知接收和下变频的信道化系统，通过利用级联调制器以及非线性技术得到高重频的相干光频梳，通过波分复用及高速光开关进行精确信道划分，并利用相干解调实现光电探测及镜频抑制，实现对DC到40GHz频段范围内任意6GHz宽带信号信道化接收以及跨频程下变频，并实现3dB通道一致性以及30dB以上镜频抑制，可为超宽带测控通信、综合射频前端以及电磁空间一体化系统提供技术支撑。统提供技术支撑。统提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高重频相干光频梳的信道化系统


[0001]本专利技术涉及微波光子学、信道化接收、超宽带测控通信等领域，具体是指一种基于级联调制器和非线性效应的高重频相干光频梳的信道化系统。

技术介绍

[0002]未来测控通信呈现出频率覆盖范围宽、瞬时带宽大、电磁信号类型多（线性调频、跳/扩频、脉冲压缩等）、信号动态范围大等多种特征。为满足高速大容量卫星通信、高速跳频抗干扰测控以及电磁空间一体化等系统对高密集度和复杂度射频信号的感知接收、处理的需求，电子信息系统需要传输处理的瞬时带宽、频带范围日益提升，需要实现对几十GHz宽谱范围内大瞬时带宽通信测控等信号的接收以及变频接收，并且对分辨率、杂散抑制、动态范围等指标也提出了更高的要求。传统电子技术在射频信号处理方面存在超宽带信号处理幅度一致性差、超快频率捷变信号捕获跟踪困难、超大瞬时带宽处理速度实时性差等技术瓶颈。
[0003]近年来，新兴的微波光子信道化接收技术已经被证明在频率测量带宽、实时性以及抗干扰性等方面优于传统技术，且利用光子集成的优势，系统更容易实现集成化和小型化，对于机载、星载等SWaP（即体积、重量和功耗）受限平台至关重要。信道化接收分为多种类型，包括基于自由空间光学、时分复用、光滤波器组、光频梳等多种信道化接收机方案，目前研究最多的是基于相干光频梳类型的，但由于光频梳性能的限制，频段覆盖范围不超过30GHz，且动态范围、杂散抑制性能较差。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术基于级联调制器以及非线性展宽技术，提出了一种利用基于高重频相干光频梳信道化接收系统。该系统利用级联调制器和非线性效应实现了高重频多梳齿的相干光频梳，能够为超宽频率覆盖、超大瞬时带宽的射频信号提供频率载波资源。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于高重频相干光频梳的信道化系统，包括相干光频梳产生模块、信道划分与精细移频模块以及相干探测模块；相干光频梳产生模块包括窄线宽激光器、偏振控制器、第一耦合器、第一射频信号支路、第二射频信号支路、光信号上支路、光信号下支路；光信号上支路包括第一强度调制器、第一相位调制器、第一单模光纤、第一光放大器、第一高非线性光纤、第一梳状滤波器，光信号下支路包括第二强度调制器、第二相位调制器、第二单模光纤、第二光放大器、第二高非线性光纤、第二梳状滤波器，第一射频信号支路包括第一功率放大器、第一功分器、第一移相器，第二射频信号支路包括第二功率放大器、第二功分器、第二移相器；信道划分模块包括第三强度调制器、双平行调制器、第一90度电桥、第二耦合器、调制器控制板、第一密集波分复用器、第二密集波分复用器、第一光开关、第二光开关和光开关驱动；第三强度调制器、第一密集波分复用器、第一光开关位于上支路，第一90度电桥、
调制器控制板、双平行调制器、第二耦合器、第二密集波分复用器、第二光开关位于下支路；相干探测模块包括第三光放大器、第四光放大器、90度光混频器、第一平衡探测器、第二平衡探测器和第二90度电桥；相干光频梳产生模块中，窄线宽激光器输出窄线宽光信号到偏振控制器，偏振控制器对光载波信号进行偏振控制，输出的偏振光信号经过第一耦合器进行50:50分束，分束后的两路光信号分别输入给光信号上支路和光信号下支路；外部输入的第一/第二射频信号进入第一/第二射频信号支路，经过第一/第二功率放大器进行放大，再经过第一/第二功分器分为两路射频信号，其中一路输出给第一/第二强度调制器，另一路通过第一/第二移相器后输出给第一/第二相位调制器，第一/第二移相器对第一/第二功分器传来的射频信号进行移相，控制第一/第二功分器输出的两路射频信号的相位相等；第一/第二强度调制器和第一/第二相位调制器将第一/第二功分器分成的两路射频信号依次调制到分束后的上/下支路光信号，得到初级信号光频梳信号/初级本振光频梳信号；初级信号光频梳信号/初级本振光频梳信号经过第一/第二单模光纤进行时域压缩，时域压缩后的信号经过第一/第二光放大器进行放大，放大后的光信号经过第一/第二高非线性光纤进行非线性展宽，得到梳齿个数较多的次级信号光频梳/次级本振光频梳；第一射频信号和第二射频信号的频率具有间隔，次级信号光频梳和次级本振光频梳分别经过第一梳状滤波器和第二梳状滤波器，滤出重频较高的光频梳，得到相干的高重频多梳齿信号光频梳和高重频多梳齿本振光频梳，并分别输出给信道划分与精细移频模块的上支路和下支路；信道划分与精细移频模块中，外部输入的第三射频信号被上支路的第三强度调制器调制到相干光频梳产生模块传来的高重频多梳齿信号光频梳上，完成射频信号的多播，多播后的信号通过第一密集波分复用器进行解波分复用，实现各信号梳齿的分离，各信号梳齿输入到第一光开关中进行选择；下支路中，外部输入的移频信号经过第一90度电桥输出相位相差90度的两路移频信号，双平行调制器将相位相差90度的两路移频信号调制到相干光频梳产生模块传来的高重频多梳齿本振光频梳上，实现本振光频梳的移频，双平行调制器输出的信号通过第二耦合器进行90:10分束，其中，10%分束输出给调制器控制板，用于控制双平行调制器的工作点，使得双平行调制器工作在抑制载波单边带工作模式，90%分束输出到第二密集波分复用器进行解波分复用，实现各本振梳齿的分离，各本振梳齿输出到第二光开关中进行选择；光开关驱动控制第一光开关和第二光开关的切换，实现通道选择，将选择的信号梳齿和本振梳齿输出到相干探测模块；相干探测模块中，将信道划分与精细移频模块选定的信号梳齿通过第三光放大器进行放大，将信道划分与精细移频模块选定的本振梳齿通过第四光放大器进行放大，两路放大后的信号输入到90度光混频器，分别生成相位为0度、180度、90度和270度的4路信号，其中，0度和180度信号输入到第一平衡探测器，90度和270度信号输入到第二平衡探测器，分别进行相干探测，第一平衡探测器和第二平衡探测器相干探测输出的电信号，输入到第二90度电桥进行电混频，最终输出变频信号。
[0006]本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术利用级联调制器和非线性效应实现了高重频多梳齿的相干光频梳，能够为超宽频率覆盖、超大瞬时带宽的射频信号提供频率载波资源。
[0007]2、本专利技术的频率覆盖范围可覆盖DC（即直流）到40GHz，能够实现瞬时带宽为任意
6GHz测控通信信号的信道化接收机下变频，且通道一致性可达3dB，镜频抑制大于30dB，可为未来超宽频率覆盖、超大瞬时带宽的通信测控系统前端提供解决方案。
附图说明
[0008]图1为本专利技术实施例中采用的相干光频梳产生结构的示意图。
[0009]图2为本专利技术实施例中采用的精细移频信道划分结构的示意图。
[0010]图3为本专利技术实施例中采用的相干探测模块的示意图。
具体实施方式
[0011]下面结合附图及具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。
[0012]如图1~3所示，一种基于高重频相干光频梳的信道化系统，包括相干光频梳产生模块、信道划分与精细移频模块以及相干探测模块；相干光频梳产生模块包括窄线宽激光器、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高重频相干光频梳的信道化系统，其特征在于，包括相干光频梳产生模块、信道划分与精细移频模块以及相干探测模块；相干光频梳产生模块包括窄线宽激光器、偏振控制器、第一耦合器、第一射频信号支路、第二射频信号支路、光信号上支路、光信号下支路；光信号上支路包括第一强度调制器、第一相位调制器、第一单模光纤、第一光放大器、第一高非线性光纤、第一梳状滤波器，光信号下支路包括第二强度调制器、第二相位调制器、第二单模光纤、第二光放大器、第二高非线性光纤、第二梳状滤波器，第一射频信号支路包括第一功率放大器、第一功分器、第一移相器，第二射频信号支路包括第二功率放大器、第二功分器、第二移相器；信道划分模块包括第三强度调制器、双平行调制器、第一90度电桥、第二耦合器、调制器控制板、第一密集波分复用器、第二密集波分复用器、第一光开关、第二光开关和光开关驱动；第三强度调制器、第一密集波分复用器、第一光开关位于上支路，第一90度电桥、调制器控制板、双平行调制器、第二耦合器、第二密集波分复用器、第二光开关位于下支路；相干探测模块包括第三光放大器、第四光放大器、90度光混频器、第一平衡探测器、第二平衡探测器和第二90度电桥；相干光频梳产生模块中，窄线宽激光器输出窄线宽光信号到偏振控制器，偏振控制器对光载波信号进行偏振控制，输出的偏振光信号经过第一耦合器进行50:50分束，分束后的两路光信号分别输入给光信号上支路和光信号下支路；外部输入的第一/第二射频信号进入第一/第二射频信号支路，经过第一/第二功率放大器进行放大，再经过第一/第二功分器分为两路射频信号，其中一路输出给第一/第二强度调制器，另一路通过第一/第二移相器后输出给第一/第二相位调制器，第一/第二移相器对第一/第二功分器传来的射频信号进行移相，控制第一/第二功分器输出的两路射频信号的相位相等；第一/第二强度调制器和第一/第二相位调制器将第一/第二功分器分成的两路射频信号依次调制到分束后的上/下支路光信号，得到初级信号光频梳信号/初级本振光频梳信号；初级信号光频梳信号/初级本振光频梳信号经过...

【专利技术属性】
技术研发人员：李少波，刘彦丹，梁宇，邢贯苏，于文琦，马向，梁晓东，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：