基于微波光子學的超寬帶大動態變頻通道制造技術

本實用新型專利技術公開了一種基于微波光子學的超寬帶大動態變頻通道，包括光發射機、光接收機和光纖，光發射機包括分布式反饋激光器、馬赫增德爾調制器、射頻信號源和本振信號源，射頻信號源連接分布式反饋激光器的激光調制端口，本振信號源連接馬赫增德爾調制器的微波輸入端口，分布式反饋激光器的光輸出端口連接馬赫增德爾調制器的光輸入端口；光接收機包括光電探測器、微波濾波器和微波放大器，光纖的一端連接馬赫增德爾調制器的光輸出端口，另一端連接光電探測器的光輸入端口，光電探測器的輸出端口依次連接微波濾波器和微波放大器。本實用新型專利技術降低了變頻通道設備的復雜度和生產成本，有效提高了通道的傳輸帶寬和無雜散動態范圍，并降低了傳輸損耗。

【技術實現步驟摘要】
基于微波光子學的超寬帶大動態變頻通道
本技術涉及變頻通道
，尤其涉及一種基于微波光子學的超寬帶大動態變頻通道。
技術介紹
隨著電子科技的不斷發展，集偵查、探測、通信等多功能于一體的電子系統應用越來越廣，故而多功能電子系統的通道中需要處理的微波信號具有超寬帶、大動態、種類多等特點，其發送、傳輸、接收過程都需要不同頻段、不同功能的天線系統支持。為了實現上述不同頻率、不同類型的微波信號的處理，目前使用的多功能一體化電子系統多采用分頻段的通道設計方案，然而由于設備內部空間有限，龐大的微波通道又會帶來突出的結構、重量、散熱、供電、測試維修等工程化問題。現有技術對于以上問題的解決方式是提高器件的集成度和裝配密度，直接導致了產品的成本大幅增加，同時散熱問題更加嚴峻，電磁兼容和測試維修壓力巨大。此外，目前使用的多功能一體化電子系統的通道設備均采用微波器件，對于高頻段微波信號，往往需要進行多級變頻，微波混頻器件在通道中會引入額外的損耗和噪聲，在電磁干擾、電磁兼容、射頻隔離等方面存在著固有的局限性，并且變頻鏈路適用的帶寬較窄，動態范圍較小，無法滿足多功能電子系統具有很寬的帶寬以及很高的無雜散動態范圍的要求。在遠距離傳輸方面，現有的微波通道的傳輸損耗大，傳輸距離短。舉例來說，如采用高頻電纜傳輸，頻率為10GHz的微波信號傳輸50米，損耗在20dB以上，且頻率越高，則損耗越大；如采用無線傳輸方式，微波信號傳輸2000米，空間損耗為6dB，如果距離更遠，則損耗更大。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種基于微波光子學的超寬帶大動態變頻通道，能夠降低設備的復雜度和生產成本，同時有效提高通道的傳輸帶寬和無雜散動態范圍，并降低傳輸損耗。為實現上述目的，本技術采用的技術方案是：基于微波光子學的超寬帶大動態變頻通道，包括光發射機、光接收機和光纖，光發射機的信號輸出端口通過光纖連接光接收機的信號輸入端口；所述的光發射機包括分布式反饋激光器、馬赫增德爾調制器、射頻信號源、本振信號源和第一電源，所述的射頻信號源的輸出端口連接分布式反饋激光器的激光調制端口，所述的本振信號源的輸出端口連接馬赫增德爾調制器的微波輸入端口，所述的分布式反饋激光器的光輸出端口連接馬赫增德爾調制器的光輸入端口，所述的第一電源為分布式反饋激光器供電；所述的光接收機包括光電探測器、微波濾波器、微波放大器和第二電源，所述的光纖的一端連接馬赫增德爾調制器的光輸出端口，光纖的另一端連接光電探測器的光輸入端口，所述的光電探測器的輸出端口連接微波濾波器的輸入端口，微波濾波器的輸出端口連接微波放大器的輸入端口，所述的第二電源分別為光電探測器和微波放大器供電。所述的第一電源的輸出電壓為+12V直流電壓。所述的第二電源的輸出電壓包括+3V直流電壓、-3V直流電壓和+12V直流電壓。本技術在微波光子通道的輸入端依次采用分布式反饋激光器和馬赫增德爾調制器對光信號進行分級調制，不僅大大提高了調制帶寬，而且充分保證了系統的穩定性；本技術采用光纖傳輸調制后的微波信號，不僅大大提高了通信容量和傳輸帶寬，而且有效降低了傳輸損耗；本技術利用分布式反饋激光器、馬赫增德爾調制器和光電探測器等光學器件的高線性度，實現變頻通道的高增益、線性化特性，提高了系統的無雜散動態范圍；本技術采用微波光子原理構建變頻通道，降低了設備的復雜度，減少了生產成本，在結構上具有體積小、重量輕，易于安裝維護的優點，在性能上具有安全性高，電磁泄露小，免受電磁干擾的優點。附圖說明圖1為本技術的原理框圖；圖2為本技術所述的實施例一中分布式反饋激光器輸出的光載波信號波形圖；圖3為本技術所述的實施例一中馬赫增德爾調制器輸出的光載波信號波形圖；圖4為本技術所述的實施例一中輸出的中頻信號波形圖；圖5為本技術所述的實施例二中分布式反饋激光器輸出的光載波信號波形圖；圖6為本技術所述的實施例二中馬赫增德爾調制器輸出的光載波信號波形圖；圖7為本技術所述的實施例二中輸出的寬帶中頻信號波形圖；圖8為本技術所述的實施例三中分布式反饋激光器輸出的光載波信號波形圖；圖9為本技術所述的實施例三中馬赫增德爾調制器輸出的光載波信號波形圖；圖10為本技術所述的實施例三中輸出的雙音信號波形圖；圖11為本技術所述的實施例三中三階交調數據擬合直線圖。具體實施方式如圖1所示，本技術所述的基于微波光子學的超寬帶大動態變頻通道，包括光發射機、光接收機和光纖，光發射機的信號輸出端口通過光纖連接光接收機的信號輸入端口。本技術的光發射機用于產生光信號，并通過調制射頻信號和本振信號產生光載波信號。光發射機包括分布式反饋激光器、馬赫增德爾調制器、射頻信號源、本振信號源和第一電源。射頻信號源的輸出端口連接分布式反饋激光器的激光調制端口，本振信號源的輸出端口連接馬赫增德爾調制器的微波輸入端口，分布式反饋激光器的光輸出端口連接馬赫增德爾調制器的光輸入端口。本技術的射頻信號源和本振信號源分別用于產生射頻信號和本振信號，分布式反饋激光器采用一個分布式反饋激光二極管作為光源，產生光信號。同時，分布式反饋激光器作為第一級調制器，將射頻信號源產生的射頻信號作為調制信號加載到光信號上，輸出經射頻信號調制的光載波信號，第一電源為分布式反饋激光器提供+12V直流電壓。馬赫增德爾調制器作為第二級調制器，將本振信號源產生的本振信號作為調制信號加載到經射頻信號調制的光載波信號上，最后輸出經射頻信號和本振信號調制的光載波信號。馬赫增德爾調制器采用鈮酸鋰材料制作，由其專用電源供電，利用電場的線性電光效應，改變外部驅動電壓能夠改變鈮酸鋰材料的折射率，從而改變材料中傳播光的相位信息，在引入馬赫增德爾干涉結構后，一路光波導上的相位調制將改變兩路光信號的相位差，從而轉化為對輸出光波強度的調制。本技術的光纖用于光載波信號的遠距離傳輸，光纖的一端連接馬赫增德爾調制器的光輸出端口，光纖的另一端連接光電探測器的光輸入端口。由于現有的光纖窗口可以容納超過50THz帶寬的信號，實現單路40～160Gb/s的數字信號傳輸，且在1310nm和1550nm兩個低損耗窗口，光纖分別具有低于0.3dB/km和0.15dB/km的損耗，即傳輸50米，損耗小于0.015dB，傳輸2000米，損耗小于0.6dB，因此本技術通過光纖傳輸微波信號可以在減小發射功率的同時增大傳輸距離，滿足變頻通道通信容量大、傳輸損耗低、傳輸帶寬寬的要求。本技術的光接收機用于檢測光電信號，并將射頻信號和本振信號混頻為中頻信號，濾波和放大后輸出。光接收機包括光電探測器、微波濾波器、微波放大器和第二電源，光電探測器的輸出端口連接微波濾波器的輸入端口，微波濾波器的輸出端口連接微波放大器的輸入端口。光電探測器對接收到的經射頻信號和本振信號調制的光載波信號進行光電轉換，從而獲得電信號，產生的電信號大小與輸入光功率成正比，利用光電二極管的非線性效應，射頻信號和本振信號在光電二極管中混頻，產生中頻信號。由于光電探測器輸出的中頻信號中還包含射頻信號、本振信號和中頻信號的高次諧波以及它們的差頻信號，采用微波濾波器對此信號進行濾波，獲得需要的中頻信號；采用微波放大器對濾波后的中頻信號進行放本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于微波光子學的超寬帶大動態變頻通道，其特征在于：包括光發射機、光接收機和光纖，光發射機的信號輸出端口通過光纖連接光接收機的信號輸入端口；所述的光發射機包括分布式反饋激光器、馬赫增德爾調制器、射頻信號源、本振信號源和第一電源，所述的射頻信號源的輸出端口連接分布式反饋激光器的激光調制端口，所述的本振信號源的輸出端口連接馬赫增德爾調制器的微波輸入端口，所述的分布式反饋激光器的光輸出端口連接馬赫增德爾調制器的光輸入端口，所述的第一電源為分布式反饋激光器供電；所述的光接收機包括光電探測器、微波濾波器、微波放大器和第二電源，所述的光纖的一端連接馬赫增德爾調制器的光輸出端口，光纖的另一端連接光電探測器的光輸入端口，所述的光電探測器的輸出端口連接微波濾波器的輸入端口，微波濾波器的輸出端口連接微波放大器的輸入端口，所述的第二電源分別為光電探測器和微波放大器供電。

【技術特征摘要】
1.基于微波光子學的超寬帶大動態變頻通道，其特征在于：包括光發射機、光接收機和光纖，光發射機的信號輸出端口通過光纖連接光接收機的信號輸入端口；所述的光發射機包括分布式反饋激光器、馬赫增德爾調制器、射頻信號源、本振信號源和第一電源，所述的射頻信號源的輸出端口連接分布式反饋激光器的激光調制端口，所述的本振信號源的輸出端口連接馬赫增德爾調制器的微波輸入端口，所述的分布式反饋激光器的光輸出端口連接馬赫增德爾調制器的光輸入端口，所述的第一電源為分布式反饋激光器供電；所述的光接收機包括光電探測器、微波濾波器、微波放大器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王蘭，邢建泉，王松濤，劉劍光，張俊艷，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第二十七研究所，
類型：新型
國別省市：河南,41