[发明专利]一种低杂散宽带的微波光子混频装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域的一种低杂散宽带的微波光子混频装置。

背景技术

混频器作为射频前端的重要组成，是通信系统不可或缺的一部分。特别地， 在卫星通信中，由于其距离远、传输量大、信号种类多，对混频技术提出了更 高的要求，集L、S、C、Ku、Ka等多频段的宽带信号收发处理为一体是未来卫 星通信系统发展的必然趋势。而当前单个微波混频器难以支持超宽带的模拟处 理，且性能指标受到传统微波器件的限制，难以适应未来的发展，具体表现为：

为了满足更多的应用需求，卫星站也需要支持越来越多的频段和功能，例 如导航、通信、测绘等需要对不同频段的数据进行处理和转发，而卫星具有在 轨时间的需求，这就要求射频前可重配置并且通用。如果使用传统微波技术， 则需要具备实现这些功能的不同射频前端，大大地增加了卫星通信系统的体积、 功耗和升级的难度。

不仅在功能上，传统微波混频器的性能指标发展至今已趋于极限。处理带 宽、隔离度、交调抑制、镜像抑制等是衡量变频模块的重要指标。微波器件的 电子特性限制了混频器能处理的频段和带宽，同时传统微波混频器为了获得以 上较高的性能指标需进行几级变频、滤波设计，不仅造成整个模块的复杂度提 高，也已没有多少指标提升的空间。

现有技术的实现方案：

基于双臂电光外调制的变频系统实施例如图1所示，图中实线表示电路， 虚线表示光路。本例为前级和后级两级基于双臂电光外调制的变频系统连接使 用，两级系统结构相同；

前级：对本振信号进行光倍频，光本振信号LC从双臂电光外调制器的光输 入端接入后分为两路，进入双臂电光外调制器的两个臂；偏置电压控制电路提 供给双臂的偏置电压设置在最佳工作点，等于双臂的半波电压值，偏置电压控 制电路保持偏置电压稳定。射频微波信号RF(f)分为两路RF1和RF2分别输入双 臂电光外调制器的两臂，对进入两个臂的光本振信号LC进行调制，得到光倍频 的光载本振信号，光电探测器将倍频的光载本振信号转换为电信号。经过选频 放大电路，得到倍频的本振信号LC(n)。

后级：使用基于双臂电光外调制的变频系统进行光电变频，光载波信号P 从双臂电光外调制器的光输入端接入后分为两路，进入双臂电光外调制器的两 个臂；其中一条臂输入前级系统输出的倍频的本振信号LC(n)，另一条臂输入射 频微波信号RFin，偏置电压控制电路与前级相同，本振信号和微波信号对进入 两个臂的光载波信号进行调制形成两路光载微波信号，两路光载微波信号叠加 后为双臂电光外调制器输出的经调制的有微波信号的光信号，即光载微波信号 P(t)。光载微波信号在光探测器进行光电转换，光功率信号转换为电流强度信 号，经过选频放大电路，得到所需要的下变频的中频微波信号IFout。

现有技术的缺点：

1)微波器件会造成本振和射频信号的泄漏，限制了变频过程的隔离度，出 现杂散；

2)现有混频技术无法处理足够宽带且高频的信号；

3)现有混频技术无法做到多频段通用，使得系统无法重配置，升级困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有混频技术存在的杂散、窄带、低频 问题，本专利提出一种低杂散宽带的微波光子混频装置，可通用于L到Ka频段 中任意频段到任意频段的变频。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：

本发明提出了一种低杂散宽带的微波光子混频装置，其特征在于包括：

激光器，用于产生一路设定频率的激光；

光功分器，用于将激光器产生的一路激光分成并行的第一路激光和第二路 激光；

第一电光调制及光上处理模块，用于将外部输入的微波信号调制到第一路 激光上并对光信号进行光滤波处理；

第二电光调制及光上处理模块，用于将本振信号调制到第二路激光上并对 光信号进行光滤波处理；和

光电探测及电上处理模块，用于将第一电光调制及光上处理模块和第二电 光调制及光上处理模块各自输出的光信号进行移相和耦合处理，并将光信号转 换成电信号，让光上加载的输入微波信号和本振信号拍频，输出混频后的微波 信号。

优选的，所述的第一电光调制及光上处理模块包括：

第一电光调制器，用于将外部输入的微波信号调制到第一路光路上；和