[发明专利]一种基于中频选频的光电振荡器

说明书

本发明公开了一种基于中频选频的光电振荡器，包括本振信号源、微波功分器、激光器、保偏光纤、单模光纤、电光调制器、光电探测器、微波带通滤波器、混频器、中频带通滤波器、中频放大器；利用上下变频，通过一个窄带的中频带通滤波器来抑制OEO的边模，使得OEO环路做的更长来实现高Q值；通过相应长度的保偏光纤对中频带通滤波器群时延的匹配，消除本振信号的相位噪声影响。本发明的OEO结构中上变频采用了微波光子链路实现，具有带宽大，插入损耗小的优势，通过提高激光功率可以显著减小变频损耗。

技术领域

本发明属于光电振荡器技术领域，具体涉及一种基于中频选频的光电振荡器。

背景技术

振荡器是通信系统、导航、雷达、测试仪器、电子对抗等电子系统的关键器件，其相位噪声性能往往直接决定了一个电子系统的性能优劣。振荡器可以为高速数字系统提供时钟信号，作为本振信号实现上、下变频，在同步系统中作为参考源，这些应用都对振荡器的相位噪声指标提出了很高的要求。现代通信技术向高带宽、高频率发展，进一步提高了对微波振荡器性能的要求。1990年代,采用光电反馈环路技术的新型微波振荡器－光电振荡器(optoelectronic oscillator，OEO)出现，在微波/毫米波段表现出了特有的优势，相位噪声远远优于传统微波振荡器,成为一种新型的高质量微波信号源。

相位噪声是OEO性能的关键指标。因为OEO固有的环路结构，振荡信号频率存在离散的模式间隔，模式间隔是环路时间延迟的倒数；OEO中光纤越长，储能时间就越长，产生信号的相位噪声就会越低，但是光纤越长，模式间隔就越小，就需要带宽更窄的滤波器来抑制边模。

然而在高频段目前还没有高Q值的商用滤波器，为了解决这一困难，各国研究者已经提出了若干种方法。较为常见的方法是采用长环与短环相结合的多环谐振结构，多环谐振结构就是利用游标效应在一定程度上抑制主模附近的边模幅度而实现单模振荡。但是多环OEO的总体Q值是长环OEO和短环OEO的平均值，相较于单独的长环OEO，多环OEO的Q值降低，相位噪声会增加。

Mizuma M等人发表的“RF-Down and RF-Up converting OptoelectronicOscillator for Spurious Suppression”(Ieice Technical Report Microwaves 2012年112卷5～10页)一文中提出了通过上下变频的OEO方案来提高边模抑制比的设想，该方案中本振信号先与振荡信号下变频到中频带通滤波器的中心频率处，经过一个窄带的中频滤波器再上变频回到OEO的振荡频率，通过使用一个窄带的中频滤波器很容易抑制了边模，降低了环路的相位噪声，然而其未考虑本振信号相位噪声的影响，也没有对链路的传输关系进行研究。

发明内容

本发明提供了一种基于中频选频的光电振荡器，该光电振荡器能够消除本振信号的相位噪声影响，有效的抑制边模，降低OEO环路的相位噪声，且带宽大，插入损耗小，具有很大的成本优势。

一种基于中频选频的光电振荡器，包括本振信号源、微波功分器、激光器、保偏光纤、电光调制器、单模光纤、光电探测器、微波带通滤波器、混频器、中频带通滤波器、中频放大器；

所述的微波功分器连接本振信号源，将本振信号分为第一本振信号与第二本振信号；所述的第一本振信号输入激光器，对激光器进行直接调制后输入保偏光纤，经过保偏光纤延时后的第一调制光信号输入电光调制器；经电光调制器调制后的第二调制光信号输入单模光纤，经过单模光纤延时后的第二调制光信号输入光电探测器，转换成电信号后经微波带通滤波器输入混频器的RF端口，从混频器IF端口输出的中频信号经中频带通滤波器后输入中频放大器，最后经过滤波和放大的中频信号输入电光调制器的射频调制端口；所述的第二本振信号输入混频器的LO端口，用于实现下变频；

其中，所述的保偏光纤的长度与所述的中频带通滤波器的群时延匹配。