基于Sagnac环的光子辅助超宽带毫米波接收机.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CN111953426A(43)申请公布日2020.11.17(21)申请号202010772033.3(22)申请日2020.08.04(71)申请人中国舰船研究设计中心地址430064湖北省武汉市武昌区紫阳路268号(72)发明人陶理奚秀娟李仁杰陈亮(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人张宇胡建平(51)Int.Cl.H04B10/61(2013.01)H04B10/69(2013.01)H04B10/70(2013.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称基于Sagnac环的光子辅助超宽带毫米波接收机(57)摘要本发明公开了一种基于Sagnac环的光子辅助超宽带毫米波接收机，属于微波光子学领域，包括基于相位调制器的无本振微波光子下变频：毫米波射频载波信号直接驱动相位调制器，将超宽带信号调制到相位调制器输出的1阶边带；基于Sagnac环的载波抑制：在基于相位调制器的无本振微波光子下变频结构中引入Sagnac环，实现对相位调制器输出的中心载波抑制，保留1阶边带。当驱动相位调制器的毫米波载波频率发生改变，中心载波均能得到抑制，1阶边带均能得到保留；光电探测：对基于Sagnac环的无本振微波光子下变频输出的1阶或‑1阶边带进行直接探测，或相干探测，实现光电转化，最终完成毫米波射频信号到基带信号的解调。CN111953426ACN111953426A权利要求书1/1页1.一种基于Sagnac环的光子辅助超宽带毫米波接收机，其特征在于，包括：无本振微波光子下变频结构、Sagnac环及探测单元；所述Sagnac环，用于对通过所述无本振微波光子下变频结构得到的中心载波进行抑制，保留1阶边带；所述探测单元，用于对1阶或-1阶边带进行探测。2.根据权利要求1所述的毫米波接收机，其特征在于，所述无本振微波光子下变频结构包括依次连接的外腔激光器、光隔离器及相位调制器。3.根据权利要求2所述的毫米波接收机，其特征在于，所述毫米波接收机还包括：保偏光耦合器；所述保偏光耦合器的第一端与所述光隔离器输出端连接，所述保偏光耦合器的第二端与所述相位调制器的一端连接，所述相位调制器的另一端与所述保偏光耦合器的第四端连接，所述保偏光耦合器的第三端与所述探测单元连接。4.根据权利要求3所述的毫米波接收机，其特征在于，由所述保偏光耦合器的第二端、所述保偏光耦合器的第四端及所述相位调制器构成所述Sagnac环。5.根据权利要求4所述的毫米波接收机，其特征在于，由所述外腔激光器产生的连续光波经过所述光隔离器后注入所述保偏光耦合器的第一端口，顺时针经由所述保偏光耦合器的第二端口耦合到所述相位调制器后，进入所述保偏光耦合器的第四端口，同时，由所述保偏光耦合器的第一端口耦合到所述第四端口的输出在所述Sagnac环内进行逆时针传播通过所述保偏光耦合器的第二端口耦合到所述第四端口，逆时针通过所述保偏光耦合器的第二端口耦合到所述第四端口的输出与顺时针通过所述保偏光耦合器的第二端口耦合到所述第四端口的输出进行干涉得到所述第四端口的最终输出信号。6.根据权利要求5所述的毫米波接收机，其特征在于，所述探测单元，用于对由所述保偏光耦合器的第四端口输出到所述第三端口的1阶或-1阶边带进行探测，实现光电转换，完成毫米波射频信号到基带信号的解调。2CN111953426A说明书1/5页基于Sagnac环的光子辅助超宽带毫米波接收机技术领域[0001]本发明属于微波光子学领域，更具体地，涉及一种基于Sagnac环的光子辅助超宽带毫米波接收机。背景技术[0002]频谱资源紧张推动了通信频率向更高频段演进，毫米波段具有数个GHz的可用频谱资源，是未来无线通信的发展方向。受到基带信号处理速率和模数/数模转换器件瓶颈制约，直接对数个GHz带宽的毫米波射频信号进行直接检测，涉及电域混频、滤波，器件成本高，难度大。基于微波光子下变频技术可将毫米波射频信号直接变换到基带，充分利用光学器件带宽宽、损耗低等特点，能降低高频射频信号混频、滤波的代价。典型微波光子下变频方法首先对接收到的射频信号进行电光调制，然后选择合适频率的射频本振驱动级联的电光调制器，再利用可调谐光滤波器选择射频信号调制的光波长和射频本振调制的光波长进行光外差，实现射频信号下变频。对于毫米波信号下变频，高频射频本振成本高，使用两个或以上的宽带调制器或特殊定制调制器也会进一步增加系统成本。此外，通常带有射频本振驱动的微波光子下变频方法输出的信号通常为中频信号，无法与相干探测技术联合起来，不能发挥相干探测对微弱光信号检测的性能优势。[0003]无本振微波光子下变频方法可以避免毫米波射频本振源，能降低系统复杂度，传统的无本振微波光子下变频方