一种微波光子倍频及移频装置与移频方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113422649A(43)申请公布日2021.09.21(21)申请号202110596721.3(22)申请日2021.05.31(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人高永胜谭佳俊王鑫圆董洪建张京樊养余谭庆贵蒋炜(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人金凤(51)Int.Cl.H04B10/50(2013.01)H04B10/516(2013.01)H04B10/556(2013.01)H04B10/70(2013.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称一种微波光子倍频及移频装置与移频方法(57)摘要本发明提供了一种微波光子倍频及移频装置与移频方法，激光器输出光端口连接调制器输入光端口，调制器的输出光端口连接MZI的公共输入端口，MZI输出两路光，其中一路经过PM后，与另外一路共同进入光耦合器，光耦合器输出的光信号连接BPD的光输入端口，待移频信号连接调制器的射频输入端口，DDS输出电信号连接PM的射频输入端口。本发明具有结构简单、带宽大、杂散失真小、可级联扩展等优点，能够提高工作频率范围和信号带宽，降低移频后信号的杂散失真，并具有抗电磁干扰优点；可以满足雷达目标动态多普勒频移模拟的需求，具有通道可扩展、可实现多级频移累积的优点，转换效率高、杂散失真小。CN113422649ACN113422649A权利要求书1/2页1.一种微波光子倍频及移频装置，包括激光器、调制器、马增干涉仪、直接数字合成器、相位调制器、光耦合器和平衡光电探测器，其特征在于：所述微波光子倍频及移频装置，激光器输出光端口连接调制器输入光端口，调制器的输出光端口连接MZI的公共输入端口，MZI输出两路光，其中一路经过PM后，与另外一路共同进入光耦合器，光耦合器输出的光信号连接BPD的光输入端口，待移频信号连接调制器的射频输入端口，DDS输出电信号连接PM的射频输入端口。激光器产生单波长光载波，进入调制器被载频为f0的微波信号调制，调制器输出对称的上下光边带±kf0，其中k表示光边带阶数，利用MZI将上下光边带分离，上边带在PM中相位调制产生光移频Δf后与下边带进行耦合，在BPD光电探测，得到2kf0+Δf的信号，不仅实现了调制信号的k倍频，还将该信号移频了Δf。2.一种利用权利要求1所述微波光子倍频及移频装置的移频方法，其特征在于包括下述步骤：激光器输出光信号表示为Ec(t)，输入调制器射频端口的微波信号表示为f0指输入微波信号的频率，指输入微波信号的初始相位，调制器输出的上下光边带信号表示为：EMZM＝Ec(t){J1(m)exp[j(2πkf0t)]‑J1(m)exp[‑j(2πkf0t)]}其中，m＝πV/Vπ表示微波信号调制指数，Vπ是调制器的半波电压，Jn(·)是n阶贝塞尔函数，k为正整数；通过MZI后的上下光边带信号分别表示为：DDS产生的锯齿波信号对上边带信号E1进行相位调制，输出的光信号表示为：其中是移频量，移频量与锯齿波的频率fm和幅度VDDS、相位调制器的半波电压有关，最终，两路信号通过BPD进行耦合，输出倍频后的移频信号：通过设置锯齿波的频率fm和幅度VDDS更改移频量Δf，当为整数n时，实现精准的移频nfm，若使用负斜率的锯齿波，实现负移频。3.根据权利要求2所述的微波光子倍频及移频装置的移频方法，其特征在于：改变调制器的工作点，调制器输出的上下光边带阶数k为1,2…，最终实现微波信号二倍频、四倍频甚至更高阶数的倍频及移频，改变调制器的调制指数可以调节边带幅度大小。4.根据权利要求1所述的微波光子倍频及移频装置，其特征在于：2CN113422649A权利要求书2/2页采用任意波导光栅、光学谐振腔、光纤布拉格光栅、波分复用器代替MZI实现双通道滤波。5.根据权利要求2所述的微波光子倍频及移频装置的移频方法，其特征在于：通过将多个相位调制器级联，每个相位调制器所产生的移频累积，每个可产生多个通道、频差可累积的倍频及移频信号，即第一个相位调制器产生频移Δf，第二个相位调制器产生频移2Δf，以此类推。6.根据权利要求2所述的微波光子倍频及移频装置的移频方法，其特征在于：放弃倍频功能，实现微波信号无倍频的移频，调制器工作在正交点，使调制器输出光载波和正负一阶光边带，通过MZI分离光载波和其中一个光边带，其中光载波或光边带被锯齿波相位调制，拍频探测后可得到无倍频的移频信号。3CN113422649A说明书1/4页一种微波光子倍频及移频装置与移频方法技术领域[0001]本发明涉及微波光子技术领域和雷达技术领域，尤其是一种微波光子倍频及移频装置及移频方法。背景技术[0002]微波移频器已广泛应用