[发明专利]一种线性调频微波信号生成方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种线性调频微波信号生成方法及装置，属于微波光子学技术领 域。

背景技术

线性调频微波信号被广泛应用于现代雷达系统中以提高雷达的探测距离及 探测精度。时宽带宽积是线性调频微波信号的关键参数之一。特别的，大时宽带 宽积的线性调频微波信号在雷达接收机中实现脉冲压缩时能够获得更高的距离 分辨率。同时大时宽的线性调频信号，有助于降低对雷达发射设备的峰值功率要 求，因而能够有效提高雷达系统的作用距离。随着现代通信与雷达等系统的快速 发展，如何产生高频、大时宽带宽积的线性调频微波信号成为雷达系统亟需解决 的问题。

传统的线性调频信号通过电子技术产生，但信号的带宽较小，中心频率较低， 时宽带宽积非常有限，难以满足未来通信与雷达系统的需求。现代雷达系统中通 常需要带宽和中心频率达到数GHz至10GHz以上，时宽带宽积达到数百至数万 的微波信号。与传统电子技术相比，微波光子技术具有频率高、带宽大、损耗低、 体积小、抗电磁干扰能力强等优势，受到人们的高度重视。近年来，研究人员提 出了多种基于微波光子技术的线性调频信号产生方法，但目前这些方法均存在各 自的问题：一、通过在光脉冲或者光载波上引入二次相位系数，再与另一光载波 在光电探测器中拍频可以产生线性调频信号(参见[H.Gao,C.Lei,M.Chen,F. Xing,H.ChenandS.Xie,"Asimplephotonicgenerationoflinearlychirped microwavepulsewithlargetime-bandwidthproductandhighcompressingratio,"Opt. Express,vol.21,no.20,pp.23107-23115,Sep.2013.]及[W.Li,F.Kong,J.Yao. “Arbitrarymicrowavewaveformgenerationbasedonatunableoptoelectronic oscillator,”JournalofLightwaveTechnology,vol.31,no.23,pp.3780-3786,Dec. 2013.])，但是该方法产生的线性调频信号的时宽只有几ns至10ns量级，相应的 时宽带宽积通常不超过100；二、基于频谱整形和频时映射方法产生线性调频信 号(参见[C.WangandJ.P.Yao,“Photonicgenerationofchirpedmicrowavepulses usingsuperimposedchirpedfiberBragggratings,”IEEEPhoton.Technol.Lett.,vol. 20,no.11,pp.882-884,Jun.2008.])，同样该方法得到的线性调频信号时宽只有纳 秒量级，并且该方法产生信号的中心频率及带宽等参数难以调谐；三、基于扫频 激光器与另一固定波长的激光器拍频产生线性调频信号(参见[Jhih-MinWun, Chia-ChienWei,JyehongChen,CheeSeongGoh,S.Y.Set,andJin-WeiShi, “Photonicchirpedradio-frequencygeneratorwithultra-fastsweepingrateand ultra-widesweepingrange,”Opt.Express,vol.21,no.9,pp.11475-11481,May. 2013.])，该方法中扫频激光器在扫频速率较高时扫频带宽明显变窄，且扫频激光 器扫频时线宽会严重恶化和两激光器产生的光信号不相干，因此所产生微波信号 纯度很差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，基于微波光子技术，提 供一种线性调频的微波信号生成方法及装置，可产生具有大时宽带宽积，并且时 宽、带宽及中心频率均可调谐的线性调频信号。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种线性调频微波信号生成方法，将幅度可调制的直流光信号作为光注入式 半导体激光器的注入光信号；调制所述直流光信号的幅度，使其随时间线性变化， 并使得所述光注入式半导体激光器工作在单周期振荡态，将此时所述光注入式半 导体激光器的输出光信号转换为微波信号，该微波信号即为线性调频微波信号。

优选地，通过调整注入参数和/或所述直流光信号与光注入式半导体激光器 自由运行输出频率之间的频率失谐，使得所述光注入式半导体激光器工作在单周 期振荡态。