[发明专利]基于微波光子的超宽带接收机装置及实现方法

权利要求书

1.基于微波光子的超宽带接收机装置，其特征在于：包括激光源、电光调制器、光频梳生成模块、单模光纤耦合器、可调光滤波器、高速光电探测器；其中光频梳生成模块由微波本振信号源、强度调制器(IM)、相位调制器(PM)、微波功率放大器(PA)、微波移相器(PS)组成。各种器件位置关系为：

激光源，输出光信号，单模光纤耦合器按照2∶1的分光比将光信号分成两束分别进入电光调制器和光频梳生成模块；

电光调制器的射频输入端口加载待接收的微波信号，直流偏置端口加载直流电压，待接收的微波信号被调制到光信号上，产生光调制信号。

光频梳生成模块中的微波本振信号被微波功分器分成两路，第一路经过微波功率放大器(PA)输入到强度调制器，第二路再被微波功分器分成两路，两路信号分别依次通过微波移相器(PS)和微波功率放大器(PA)输入到两个相位调制器(PM)，最终产生光频梳；

单模光纤耦合器将光频率梳和光调制信号合成出一路光信号，输入到可调通带的光滤波器，通过可调通带位置的光学滤波器，滤出加载于不同频段的光信号；

高速光电探测器将滤出的加载于不同频段的光信号，与生成的固定间隔的被滤波的光频梳进行拍频合成得到中频信号，从而将待接收的高频率微波信号下变频到频率较低的中频信号。

2.根据权利要求1所述的基于微波光子的超宽带接收机装置，其特征在于：光频梳生成模块采用外调制的方式产生，光频梳的中心波长1550nm，频梳间隔为2GHz～5GHz可调，其频梳间隔由微波本振信号的频率决定。光频梳多条，单边带条数乘以间隔即决定可处理的待接收的微波信号带宽。

3.根据权利要求1所述的基于微波光子的超宽带接收机装置，其特征在于：通过单模光纤耦合器将光调制信号和光频梳合成一路，光调制信号加载到光频梳上，光频梳变为待接收信号的载波。

4.根据权利要求1所述的基于微波光子的超宽带接收机装置，其特征在于：可调通带位置的光学滤波器采用可调的法布里帕罗(F-P)滤波器实现，可调光滤波器(通带范围f_δ≈2GHz)扫描光频梳的整个频带范围，滤出加载与不同频段的光信号。

5.基于微波光子学的超宽带接收机的实现方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)激光光源产生的激光通过单模光纤耦合器分成两路，分别进入光电调制器和光频率梳生成模块；

(2)在光电调制器上加载直流电压，使其处于载波抑制状态，同时将待接收微波信号加载到光电调制器上，产生载波抑制的光调制信号；

(3)微波本振信号频率为f₀，本振信号根据需要在2GHz～5GHz范围内可调，设置信号功率，同时改变加载在两个相位调制器(PM)上的微波信号的相位，使其相差产生光频梳多条，频梳间隔为f_OFC＝f₀；

(4)改变加载在可调光滤波器上电压的频率和大小，使可调光滤波器扫描光频梳的整个频带范围，滤出加载于不同频段的光信号；

(5)高速光电探测器(PD)对输出的光信号拍频，产生中频信号f_IF。此中频信号的幅度和相位即反映待测信号的幅度和相位，结合中频信号的频率和滤出该信号的可调光滤波器通带所包的频梳，计算待接收信号的频率数值f_rec。

6.根据权利要求5所述的基于微波光子学的超宽带接收机的实现方法，其特征在于：可调光滤波器的通带范围与光频梳的频率间隔接近(f_δ≈f_OFC)。

7.根据权利要求5所述的基于微波光子学的超宽带接收机的实现方法，其特征在于：经过光滤波器和高速光电探测器后，产生的中频信号频率不大于光频梳频率间隔的一半结合中频信号的频率和滤出该信号的可调光滤波器通带所包的频梳，计算待接收信号的频率数值f_rec。