[发明专利]一种无滤波的基于级联调制器的镜像抑制下变频方法

说明书

本发明公开了一种无滤波的基于级联调制器的镜像抑制下变频方法，该发明涉及微波技术以及光通信技术领域，主要涉及利用光子学技术实现射频信号的下变频接收以及对镜像干扰的抑制。所述方法如说明书图1所示，包括光源、信号源、马赫增德尔调制器MZM、偏振分路复用马赫增德尔调制器PDM‑MZM、掺铒光纤放大器、偏振控制器、偏振分束器、光电探测器以及电90°耦合器。MZM对有用射频信号、镜像信号进行调制，PDM‑MZM对正交本振信号进行调制和偏振复用。偏振复用光经偏振分束器分成两路分别拍频得到I、Q两路中频信号，通过90°耦合器耦合两路IF信号，从而实现镜像抑制下变频。本发明结构简单、无需使用滤波器、频率调谐范围和工作带宽大、镜像抑制比高。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域、微波技术领域以及雷达技术领域，主要涉及利用光子学技术实现射频信号的下变频接收以及对镜像干扰的抑制。

背景技术

混频器是雷达接收机系统的重要组成部分。然而，在电子战环境中存在着许多不可避免的镜像信号。由于下转换后的镜像信号与有用的中频信号频率相同，可能造成错误接收。为了解决这一问题，接收机必须提供镜像抑制的下变频能力。

传统的镜像抑制下变频技术一般在电域进行，采用镜像抑制滤波器或者镜像抑制混频器。镜像抑制滤波用高Q值滤波器滤除镜像信号，系统造价高、结构复杂、带宽小。镜像抑制混频器虽然不需要使用滤波器，但随着接收信号频率的升高，器件的性能会大大降低，因此系统带宽受限于电域器件、电磁干扰严重、镜像抑制比低。

与传统的电域技术相比，微波光子技术兼具光子技术和微波技术的优点，损耗低，带宽高，抗电磁干扰、简单轻便，可以弥补电子器件的不足。

目前已报道的镜像抑制下变频方案主要分为两大类。第一类方案通过使用电滤波器或者光滤波器在下变频前滤除镜像信号，但是，实现大带宽的电子滤波器和高滚降系数的光学滤波器比较困难，因此限制了系统的工作带宽和灵活性。第二类方案通过使用相位抵消技术，其基于Hartley结构，将接收的信号与互相正交的两路本振信号相混频，把其中一路信号移相90°后与另一路信号叠加，产生镜像频率得到抵消的中频信号，实现镜像抑制下变频。在先前提出的相位抵消技术的方案中，大多数方法都依靠滤波器来选择调制信号的上、下边带，这限制了系统的工作带宽。通过使用一个大带宽90°光耦合器可以不使用滤波器，但耦合器在不同工作频率下存在幅值和相位不平衡的问题，会造成系统的不稳定。

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级联调制器的无滤波器镜像抑制下变频方法。该方法无需滤波器，因此系统的频率调谐范围和工作带宽不受滤波器的限制。而且由于利用了上边带和下边带，实现了高效的频谱利用。该方法将射频信号和本振信号分别调制到两个调制器，从而实现了高的射频本振隔离度。结构相对简单且容易实现。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述方法包括光源(LD)、信号源、马赫增德尔调制器(MZM)、偏振分路复用马赫增德尔调制器(PDM-MZM)、掺铒光纤放大器(EDFA)、偏振控制器(PC)、偏振分束器(PBS)、光电探测器(PD)以及电90°耦合器(90°HC)。LD输出端连接MZM，MZM的输出端依次连接PC和PDM-MZM，PDM-MZM的输出端依次连接EDFA、PC和PBS，PBS的输出端分别连接PD，两个PD的输出分别连接90°HC的两个输入端。90°HC的一个输出端输出镜像抑制后的中频信号。

所述的PDM-MZM由X-pol MZM和Y-pol MZM两个子MZM以及偏振合束器(PBC)集成。

本发明在工作时包括以下步骤：

(1)从LD发出波长为λ的光波作为载波注入到MZM中。

(2)信号源产生的射频(RF)信号输入到MZM的射频输入端口，MZM偏置在正交传输点，输出双边带信号，MZM输出的信号输入到PC用来减少偏振相关的损耗，PC输出的信号输入到PDM-MZM。