一种微波光子多普勒频移测量系统及其调节方法.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CN110031832A(43)申请公布日2019.07.19(21)申请号201910196250.X(22)申请日2019.03.15(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)发明人高永胜康博超樊养余谭庆贵(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.G01S13/58(2006.01)G01S13/524(2006.01)G01R29/08(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称一种微波光子多普勒频移测量系统及其调节方法(57)摘要本发明提供了一种微波光子多普勒频移测量系统及其调节方法，射频信号和回波信号通过偏振复用马赫-曾德尔调制器实现电光调制，结合平衡探测，通过数字信号处理，得到鉴频信息实现宽带射频信号多普勒频移测量，同时使平衡探测器探测出的光电流中抑制二阶交调失真，从而大幅度提高该多普勒频移测量系统的测量性能。本发明采用一种宽带微波光子多普勒频移测量系统，射频信号以推挽模式驱动PDM-MZM，通过PBS和平衡探测抑制二阶交调失真。本发明结构简单，具有很强的可操作性；可采用对称度高的调制器、精准的偏压控制、响应度平衡性好且共模抑制比高的BPD来提高二阶交调失真的抑制效果，实现高精度的宽带微波光子多普勒频移测量。CN110031832ACN110031832A权利要求书1/3页1.一种微波光子多普勒频移测量系统，其特征在于：所述微波光子多普勒频移测量系统包括激光源、PDM-MZM、掺饵光纤放大器、光带通滤波器、光分路器、偏振控制器、偏振分束器和平衡光电探测器，激光源的光输出端连接PDM-MZM的光信号输入端，PDM-MZM的输出端连接到EDFA输入端，EDFA的输出端连接OBPF输入端，OBPF的输出端连接光分路器输入端，光分路器的两个输出端分别各自连接一个PC，每一个PC的另一端连接一个PBS的公共输入端，PBS的两个输出端分别连接到BPD的两个光信号输入端；其中发射射频信号连接PDM-MZM的一个子调制器的射频端口，回波射频信号连接PDM-MZM的另一个子调制器的射频端口；所述PDM-MZM由一个Y型光路器、两个并行的MZM、一个90度偏振旋转器和一个偏振合束器组成，两个并行的MZM分别为X-MZM和Y-MZM，Y-MZM的输出端连接90度PR，将信号进行90度偏振旋转，经PR后的光信号与X-MZM调制器输出的光信号共同输入PBC，光信号在PBC合并后从PDM-MZM输出；从激光源输出的光信号注入到PDM-MZM中，X-MZM和Y-MZM的偏置点均通过直流偏压进行控制，使得X-MZM和Y-MZM工作在最小点，发射射频信号和回波射频信号分别连接子调制器X-MZM和子调制器Y-MZM的射频端口，PDM-MZM输出的光信号依次通过EDFA和OBPF，将光信号放大后滤出上边带，再通过光分路器将光信号分为两路，每一路光信号经过偏振控制器PC和偏振分束器PBS，通过PC上的三个拨片旋转调节光信号偏振角和相位差，每路PBS后的两个光信号分别进入BPD两个输入端，光电探测后得到光电流，两路光电流在BPD中相减，输出携带多普勒频移信息的光电流，该光电流即包含多普勒频移信息。2.一种利用权利要求1所述微波光子多普勒频移测量系统的调节方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：分别定义激光源输出的光信号、发射射频信号和回波射频信号为：E(t)＝E0exp(j2πfct)(1)Es(t)＝Vssin(2πfst)(2)Em(t)＝Vmsin(2πfst+2πfdt)(3)其中E0为激光源输出光信号的电场幅度，fc为光信号的频率，Vs是发射信号的幅度，fs是发射信号的频率，Vm是回波信号的幅度，fd为回波信号的多普勒频移，使得X-MZM和Y-MZM工作在最小点，输出调制后的光信号为：其中，mX＝πVS/Vπ为X-MZM的调制指数，Vπ是调制器的半波电压；使调制器Y-MZM工作在最小点，输出调制后的光信号为：其中，mY＝πVm/Vπ为Y-MZM的调制指数；步骤2：两个子调制器X-MZM和Y-MZM输出光信号经过PR和PBC后变为一路偏振复用光信号，进入EDFA对输出信号进行放大，再进入OBPF，该OBPF提取偏振复用光信号的上边带或下边带的其中一个，则光滤波器输出为上边带或下边带的偏振复用光信号，假设光滤波器输2CN110031832A权利要求书2/3页出上边带光信号，则其中一个偏振态包含发射射频调制信息：EX_O(t)＝AXexp(j2πfct)×exp(j2πfst)(6)其中AX表示发射射频调制信息的强度，另一偏振态包含回波射频调制信息：EY_O(t)＝AYE0exp(j2