[发明专利]一种线性调频信号微波光子倍频方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于微波光子信号处理技术领域，具体涉及一种线性调频信号微波 光子倍频方法及装置。

背景技术

线性调频信号是最为常用的雷达信号形式之一，它具有大的时宽带宽积， 可以同时提高雷达距离和速度两方面的测量精度和分辨力，另一方面，线性调 频信号具有优良的脉冲压缩特性，可以同时提高雷达的作用距离和测量精度。 随着技术的不断发展，对雷达设备的精度和分辨力要求越来越高，尤其在军事 斗争领域，急需提高雷达的精确探测、定位、成像等能力，因此线性调频信号 需要具有更宽的带宽。超宽带线性调频信号的产生是新一代高性能雷达的基础 和关键技术之一，具有广泛的军事应用和民用前景。

融合了微波技术和光子技术优势的微波光子技术在微波毫米波信号的产 生、传输和处理等方面得到了广泛应用。利用微波光子技术产生雷达信号，可 以克服“电子瓶颈”对信号带宽和载频的限制，为雷达系统提供超宽带、高性 能的信号源，从而赋予雷达更加蓬勃的生命力，并有望改变雷达体制。

利用微波光子技术产生线性调频信号受到了国内外科研机构的广泛研究， 其中基于光学微波倍频的方法具有技术成熟、便于应用的优点，且电光调制器 带宽宽、响应平坦，可以克服电学倍频过程中“电子瓶颈”对信号带宽和频率 的限制，进一步对宽谱线性调频信号进行带宽扩展和频率提升，产生超宽带线 性调频信号。1)A.Kanno,S.Honda,R.Yamanaka,“Ultrafastandbroadband frequencychirpsignalgenerationusingahigh-extinction-ratiooptical modulator”,OpticsLetters,vol.35,no.24,pp.4160-4162,2010和2)A. Kanno,T.Kawanishi,“BroadbandFrequency-ModulatedContinuous-Wave SignalGenerationbyOpticalModulationTechnique”,J.Lightw. Technol.,vol.32,no.20,pp.3566-3572,2014中，日本先后设计了倍频系数 为2和4的微波光子倍频系统用于线性调频信号的倍频处理。

然而，上述方案存在一定的局限性。1)和2)方案中倍频系数只达到4，要产 生超宽带线性调频信号，需要输入信号具有宽的带宽，因此对输入端电路依赖 性高，没有充分发挥微波光子倍频的优势。另一方面，针对线性调频信号宽谱 的特点，各阶非线性边带可能会有重叠，无法通过滤波抑制杂散边带，且电移 相器不能对宽带的信号进行任意的精确移相，因此针对线性调频信号的微波光 子倍频系统应尽量避免使用光滤波和电移相处理，这也限制了其倍频系数的提 升。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有高倍频系数 的线性调频信号微波光子倍频方法及装置。激光器输出光信号经过光耦合器分 为两路，分别作为两个双平行马赫曾德尔调制器(A和B)的光载波；输入线性调 频信号首先经过功分器分为两部分，其中一路经过功率放大器放大后再通过一 个宽带90°Hybrid，产生两路等幅、具有90°相位差的信号，分别输入双平行马 赫曾德尔调制器A的两个射频输入端口，功分器输出另一路电信号经过另一个 宽带90°Hybrid后分别输入双平行马赫曾德尔调制器B的两个射频输入端口； 两个双平行马赫曾德尔调制器直流偏置相位完全相同，但调制系数不同，调整 调制系数，可以使两个双平行马赫曾德尔调制器输出光边带中所需光边带同向 而杂散光边带反相；输出调制光信号经过偏振耦合器耦合为偏振态相互垂直的 光信号；偏振正交的两路光信号经检偏器后偏振方向变为同一方向，且信号功 率受到调整；调整检偏器检偏角，可以使杂散光边带完全抵消，从而得到所需 的光边带；探测器拍频后得到所需倍频系数的输出线性调频信号，在无光滤波 处理前提下，使系统具有倍频系数高的优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：