[发明专利]一种基于混频器的微波信号产生装置

说明书

本公开提供了一种基于混频器的微波信号产生装置，包括：微波本振源、混频器、第一滤波器、激光器、电光调制器、光信号延时器、光探测器、第二滤波器、放大器及无源功分器，该装置的混频器在对闭合的光电反馈回路自激振荡产生的微波信号进行变频的同时，将变频前后的微波信号的相位和锁定，因此自激振荡产生的微波信号的相位不再是随机的，其可得到稳定的单模或多模振荡微波信号。

技术领域

本公开涉及微波光子学领域，具体涉及到一种基于混频器的微波信号产生装置。

背景技术

微波信号源的功能是产生所需的微波信号，用于雷达、通信网络、传感等微波系统。传统的微波信号源通常基于纯电子学的手段实现。然而，基于电子学的手段面临着带宽瓶颈的问题，难以实现大带宽、高中心频率的微波信号源。微波光子技术是融合了电子技术和光子技术的一门交叉学科，其得益于光子技术带来的大带宽、低损耗和抗电磁干扰等优势，基于微波光子技术的微波信号源可以克服纯电子学手段的弊端，实现宽带、高中心频率的微波信号源。

近年来，本领域研究人员提出了多种基于微波光子技术的微波信号产生手段，主要包括双波长激光外差法、频率-时间映射法和光电振荡器等。其中，双波长激光外差法利用光探测器探测激光器两个发光波长的拍频，其很容易产生宽带、高中心频率的微波信号。但是，当两个光波长的相干性通常较差时，它们拍频产生的微波信号的相位噪声特性也很差。频率-时间映射法的核心思路是首先在频率域对光信号进行整形，然后借助色散介质将整形后的光谱映射到微波信号的时域波形上，该方法可产生宽带的微波信号，然而信号的持续时间通常较低，因此时间带宽积受限。光电振荡器是借助电光调制器和光探测器等光电子器件形成闭合的光电反馈回路，自激振荡产生微波信号。借助高品质因数的反馈回路，光电振荡器可产生超低相位噪声的单频微波信号。然而，当光电振荡器工作在多模状态时，各个模式的初相随机，腔内存在着模式竞争和跳模效应，难以得到稳态的多模信号。

发明内容

为了解决现有技术中上述问题，本公开提供了一种基于混频器的微波信号产生装置，该装置的混频器在对闭合的光电反馈回路自激振荡产生的微波信号进行变频的同时，将变频前后的微波信号的相位和锁定，因此自激振荡产生的微波信号的相位不再是随机的，其可得到稳定的多模振荡微波信号。

本公开提供了基于混频器的微波信号产生装置，包括：微波本振源，用于产生本振微波信号；混频器，用于对本振微波信号的激励下该装置内自激振荡产生的微波信号进行变频，并输出单模或多模的振荡微波信号；第一滤波器，用于对单模或多模的振荡微波信号进行滤波，得到单模或多模的自激振荡信号；激光器，用于产生光载波；电光调制器，用于将单模或多模自激振荡信号加载到光载波上，得到光信号；光信号延时器，用于对光信号进行延时处理；光探测器，用于将延时的光信号通过拍频还原处理，得到微波信号；第二滤波器，用于对微波信号进行滤波，得到延时的单模或多模的振荡微波信号；放大器，用于将延时的单模或多模的振荡微波信号功率放大；无源功分器，用于将功率放大后的延时的单模或多模的振荡微波信号进行功率分配，得到两组微波信号，其中，每一组微波信号均为功率减半的延时的单模或多模的振荡微波信号，无源功分器将其中一组微波信号输入至混频器，以使该组微波信号进行下一周期循环，并将另一组微波信号输出。

进一步地，每对频率为f₁与f₂的微波信号的模式频率满足：f₁+f₂＝f₀，且f₁，f₂＝f₀/2±MΔf；其中，f₀为本振微波信号的频率，f₁为该装置自激振荡产生的微波信号的频率，f₂为混频器输出的振荡微波信号的频率，M≥0，且M为整数，Δf＝c/(2L)为闭合的光电反馈回路引入的频率步进，c为真空中的光速，L为闭合的光电反馈回路的有效长度。