[发明专利]基于级联马赫-曾德尔调制器的毫米波发生器

说明书

技术领域

本发明涉及毫米波发生器，特别是一种基于级联马赫-曾德尔(以下简称为M-Z)调制器的毫米波发生器，在光纤链路中利用本发明可得八倍于微波信号源频率的毫米波。

背景技术

毫米波是指频率在30GHz～300GHz的电磁波。毫米波主要有四个传播衰减较小的大气窗口，每个窗口具有高达数十GHz的可用带宽，这使得毫米波段具有比微波波段更加丰富的频率资源。毫米波具有频率高、波束宽、穿透云雾能力强等特点。尽管毫米波在大气传输中易衰减，但在无线通信领域能够更好的实现频率复用，减小信道间干扰。因此，毫米波在军事和民用领域内均具有重大的应用价值，已经在雷达、制导、通信、电子对抗、遥感和辐射测量等方面得到了广泛的应用。

毫米波的产生方法分为电学方法和光学方法两大类。电学毫米波源主要有真空电子器件和固态功率源。真空电子器件虽然可产生很高的输出功率，但是制作工艺困难，器件体积庞大。固态毫米波振荡器受到结电容等电气性能的影响，调谐范围较窄(～10％)，并且幅频特性差，相位噪声较高。然而，基于光学方法的毫米波发生器相位噪声低，连续调谐范围可达90％。光生毫米波技术成为产生高性能毫米波的有效技术手段。

光生毫米波的基本原理是基于外部调制器的非线性响应产生多个频率边带，在接收端由边带拍频得到毫米波信号。这种基于光学倍频的毫米波产生技术，方法简单，成本低，具有很广泛的应用前景，因而受到了越来越多的关注。清华大学张建等人采用两个级联的单臂M-Z调制器产生了四倍于初始信号频率的毫米波(IEEEPHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS，VOL.19，NO.14，JULY 15，2007 1057)。基于一个单臂M-Z调制器，以及利用四波混频(FWM)非线性效应和光域滤波，可以产生六倍频的毫米波(JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY，VOL.24，NO.1，JANUARY 2006329)。但是这种方法需要很高的泵浦功率(需要高功率EDFA放大)和复杂的滤波技术(需要采用两个FBG滤波)。北京邮电大学马建新等人提出了采用两个并联的单臂调制器产生八倍于初始信号频率的毫米波的方案(JOURNAL OF OPTICAL NETWORKINGVol.7，No.10，2008 837)。但这个方案要求两条并联支路的光信号幅度完全相等才能获得需要的毫米波，而实际上光耦合器很难做到完全对等的分配光功率，而且采用单臂调制器也存在调制器啁啾，因而这个方案实验上难以实现。其他光生毫米波的方法还包括直接拍频双波长激光器，光锁相两个激光光源，以及谐波注入等技术，但是这些方法成本高，结构复杂，产生的毫米波信号相位相干性较差。

由此看来，提出一种简单可靠的，能产生更高倍频的毫米波方案，来获得高性能的高频毫米波信号是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有光生毫米波方案的不足，提出一种基于级联双臂马赫-曾德尔调制器的毫米波发生器，以获得八倍于微波信号源频率的毫米波信号，而且该毫米波发生器具有频谱纯度高、易于调谐、结构简单和稳定性高的特点

本发明的技术解决方案如下：

一种基于级联马赫-曾德尔调制器的毫米波发生器，特点在于其构成包括泵浦光源、第一双臂马赫-曾德尔调制器、第二双臂马赫-曾德尔调制器、微波信号源、第一移相器、第二移相器、第三移相器、光纤布拉格光栅滤波器、一段光纤、掺铒光纤放大器、光电探测器和喇叭天线，上述元部件的连接关系如下：