[发明专利]一种全光镜频抑制混频装置及方法

说明书

本发明涉及一种全光镜频抑制混频装置及方法，其装置包括连续波激光器、第一、第二抑制载波单边带调制器、第一、第二光功分器、光环形器、相移光纤布拉格光栅、光移相器、可调谐光衰减器、第一、第二光耦合器、光电探测器；其方法是将包括有用信号和镜频信号的接收信号调制产生的抑制载波单边带调制信号输入一个特殊设计的相移光纤布拉格光栅和光移相器，实现光域希尔伯特变换，再与未经光域希尔伯特变换的光信号耦合，实现镜频干扰信号的光域抑制；抑制了镜频干扰的光信号与本振信号产生的光边带信号耦合后拍频，即可实现镜频抑制混频。本发明第一次在光域实现了镜频干扰的抑制，采用的器件易于集成，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于微波信号处理技术领域，具体涉及一种全光镜频抑制混频装置及方法。

背景技术

频率变换，即混频，是无线通信系统、雷达系统、遥测遥控系统等系统中必需的功能模块。通过混频，可以实现将高频信号变频为中低频信号，便于信号的后续采样、处理与传输。混频器的作用非常重要，其性能直接影响到整个系统的性能。

现代通信系统广泛采用超外差接收机，若本振信号频率为f_LO，频率为f_RF的有用射频(RF)信号与另一个频率为f_IM的镜频信号满足f_RF-f_LO＝f_LO-f_IM，则频率为f_RF和f_IM的信号与本振信号混频后会产生相同的中频频率f_IF＝|f_RF-f_LO|＝|f_LO-f_IM|。这时，有用信号的下变频信号与镜频信号的下变频信号会在f_IF处混叠在一起，从而影响有用信号的正常接收。早期的电子学接收机架构中，常常采用在信号混频前先经过镜频抑制滤波器对镜频干扰滤波的方法来实现对镜频信号的抑制，但镜频抑制滤波器在某些情况下设计困难。采用多次混频结合镜频抑制滤波的方法也可以实现对镜频干扰的深度抑制，但它需要多个本振源，且多次混频会使系统复杂度高、体积大、成本高。现代电子学接收机更多使用正交混频方式，运用希尔伯特变换消除镜频干扰，它无需镜频抑制滤波器，也不需要多次混频，就可以解决前述方法的问题，但是通过电子学技术实现的正交混频镜频抑制受电子器件带宽和调谐性的限制，难以工作在很大的带宽，且工作频率难以调谐。

基于微波光子技术的正交混频镜频抑制可以利用电子技术大带宽、易调谐等优势，克服电子瓶颈的限制，实现大带宽范围内的镜频抑制混频。现有的基于微波光子技术的镜频抑制混频方法均通过光子技术产生两路中频信号，且两路中频信号相位差为90°，这样，当所需信号f_RF和镜频信号f_IM同时输入时，只需将两路中频信号输入一个90°电混合器即可以实现对镜频干扰信号的抑制(Photonic mixers and image-rejection mixers foroptical SCM systems,IEEE Trans.Microw.Theory Tech.45(8):1478-1480,1997；Image-reject mixer with large suppression of mixing spurs based on a photonicmicrowave phase shifter,J.Lightw.Technol.34(20):4729-4735,2016；All-optical,ultra-wideband microwave I/Q mixer and image-reject frequency down-converter,Opt.Lett.42(6):1105-1108,2017)。