[发明专利]基于双平行马赫增德尔调制器测量多普勒频移的方法

说明书

本发明公开了一种基于双平行马赫增德尔调制器测量多普勒频移的方法。该发明涉及微波技术和光通信技术领域。所述发明方法如图所示，包括激光二极管、双平衡马赫增德尔调制器、掺铒光纤放大器、密集型波分复用器、光电检测器。本发明采用双平衡马赫增德尔调制器对回波信号和发送信号进行抑制载波双边带调制，充分利用上下边带的功率和相位差测量多普勒频移的大小和正负，测量误差小，载频范围可以在很大的范围内任意调节而不恶化测量误差。此外，该方法所用器件少，结构简单，易于操作，在雷达、侦察系统中有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域和微波技术领域，主要涉及基于双平行马赫增德尔调制器实现微波信号多普勒频移测量。

背景技术

由多普勒效应引起的多普勒频率偏移(DFS)现象广泛应用于移动通信、微波/毫米波测量、电子战和雷达系统中。因此对多普勒频移进行精确测量具有重要意义。传统电子测量方法一般基于相干振荡器和窄带混频器，采用傅里叶分析、时频分析、正交混频等方法测出DFS，测量器件工作在很窄的特定频段。随着无线电信号频率的不断提高，人们对电子接收机多功能一体化方面的要求越来越高，这意味着测量频率需要覆盖很大的范围，从几百兆赫兹到几十吉赫兹。由于电子瓶颈的存在，传统的电域测量方法只能测量较小的范围，从而限制了多功能一体化的接收机的进一步发展。

近几年，微波光子技术迅速发展。由于光子学技术具有瞬时带宽大、工作频段宽、抗电磁干扰等一系列优点，为微波测量方面提供了一个新的解决方案，基于光子学的DFS测量也逐渐成为研究的热点。

目前已报道的微波光子DFS测量方法主要有两种思路：第一种：建立特定的映射关系。将DFS转换成易于测量的幅度或功率，通过测量幅度或功率间接获得DFS。这种方法结构过于复杂，测量频率越高，误差越大。第二种：将接收到的回波信号用本振信号下变频到很低的频率，通过频谱仪精确测量出DFS的大小。与一般变频不同在于DFS需要确定正负。为了测量DFS的正负，一般增加一路频率参考模块，，但同时增加了系统的复杂度和误差因素来源；也可以采用正交混频和平衡探测结合的方法，通过比较正交两路信号的相位差来确定正负。思路二测量准确，但是目前报道的方法采用了较多的调制器和分立器件，系统过于复杂，误差来源较多，需要进一步改进。

发明内容

为了解决技术背景中所存在的问题，本发明提出了一种基于双平行马赫增德尔调制器(DPMZM)测量DFS的方法。DFS的大小通过频谱仪精确测量，正负通过比较上下两路的相位差来确定。相位差可以通过DPMZM主调制的偏压进行调节。相比于技术背景中提到的测量方法，该方法只采用了一个简单的外调制器，该器件集成技术已经很成熟，从而使得该方法结构简单，易于实现。另外由于该发明中使用的滤波器为密集波分复用器(DWDM)，DWDM通带平坦，带宽大，使得该发明转置及方法不受载频影响，可以在很大的载频范围内测量DFS同时保持很小的误差。

本发明采用的技术方案是：所述方法包括激光二极管(LD)、DPMZM调制器、掺铒光纤放大器(EDFA)、DWDM、光电探测器(PD)。LD的输出端口与DPMZM的输入端相连，回波信号(Echo signal)加载在DPMZM上臂马增调制器(MZM)上，发送信号(Transmitted signal)加载在DPMZM下臂MZM上，DPMZM的输出与EDFA相连，EDFA输出光信号与DWDM相连，DWDM其中两路输出分别连接PD。

上述DPMZM由Y型分光器、上下并行的MZMa和MZMb，以及主调制器MZMc集成。MZMa和MZMb具有相同的结构和性能，各有独立的射频口port1和port2以及直流端口V_a和V_b，工作时，两个射频口均采用推挽模式。MZMc只具有偏置口V_c，用来调整两臂相位关系。

PD1和PD2均为窄带PD。

本发明在工作时包括以下步骤：