[发明专利]高频抗混叠带通可调光模数转换装置

说明书

一种高频抗混叠带通光模数转换装置，包括：正交光信号产生模块、电光强度调制模块、正交解复用模块、光电转换模块、电滤波模块、电模数转换模块、数字信号处理单元和频率设置与同步模块；本发明可以同时实现对信号的带通滤波和无混叠数字化，通带带宽不受光滤波器等器件限制，且通带带宽和中心频率分别通过调整电滤波模块中的滤波器带宽和频率设置与同步模块的设置频率进行灵活配置。

技术领域

本发明涉及微波信号抗混叠带通采样，具体是一种高频抗混叠带通可调光模数转换装置。

背景技术

随着信息技术的发展，高频信号的应用越来越广泛，这对于模数转换器的接收带宽和采样率提出了很高的要求。传统的电模数转换器因其极大的高频损耗已经难以满足目前的需求。光模数转换器利用光子技术的大宽带可以有效地解决带宽问题，被认为是未来模数转换器的发展方向。同时，通过带通采样将信号下变频并获取其全部信息的方式，可以有效降低对系统采样率的要求。

信号带通采样往往需要在采样前对信号进行模拟域的预滤波，这可以避免信号中其它频段的噪声干扰，降低对模数转换器的量化精度要求，同时也避免了后端数字信号处理时巨大的计算压力。因此，在对信号进行数字化之前，通过微波光子信号处理技术在模拟域实现信号的可调带通滤波具有重要的意义。

然而，现有的微波光子信号处理和光模数转换研究中，还没有见到将两者高效地结合到一起，实现带通可调频率响应的光模数转换方案。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种高频抗混叠带通可调光模数转换装置。该装置可以同时实现对信号的带通滤波和无混叠数字化，通带带宽不受光滤波器等器件限制，且通带带宽和中心频率分别通过调整电滤波模块中的滤波器带宽和频率设置与同步模块的设置频率进行灵活配置。

基于光模数转换结构，通过对采样光信号的光强时域波形的频率控制可以调整系统频率响应的通带中心频率，同时通过正交采样的方式可以实现通带内的无混叠带通采样。

本发明的技术解决方案如下：

一种高频抗混叠带通可调光模数转换装置，包括正交光信号产生模块，其特点在于沿所述的正交光信号产生模块的输出光方向依次是电光强度调制模块、正交解复用模块、光电转换模块、电滤波模块、电模数转换模块、数字信号处理单元，频率设置与同步模块的第一输出端与所述的正交光信号产生模块的输入端相连，所述的频率设置与同步模块的第二输出端与所述的电模数转换模块相连，所述的数字信号处理单元的第一输出端与所述的频率设置与同步模块的控制端相连，所述的数字信号处理单元的第二输出端与所述的正交光信号产生模块的反向控制端相连，待接收的电信号从所述的电光强度调制模块的射频输入端输入。

所述的正交光信号产生模块由双波长光源、波分解复用器、可调光延时线和波分复用器构成。

所述的正交光信号产生模块由多波长光源、第一波分解复用器、电光调制器、第二波分解复用器、移相器和波分复用器构成，所述的多波长光源为有2N根频梳的锁模激光器，产生2N个波长不同的光频信号，其中N为2以上的正整数，所述的电光调制器为电光强度调制器。

所述的正交光信号产生模块的反向控制端即为所述的可调光延时线的控制端或所述的移相器的控制端，所述的数字信号处理单元通过对所述的正交光信号产生模块进行反馈控制，使所述的正交光信号产生模块输出的两个正交光信号时域波形均为频率为f_C的单音信号和直流的叠加，且两者相位差始终为π/2。

所述的电滤波模块中的每路电滤波器均为低通滤波器且带宽小于通道内的光电转换器和电模数转换器的带宽。

所述的电模数转换模块根据所述的频率设置与同步模块的第二输出端提供的参考时钟与所述的正交光信号产生模块产生的光信号时域波形相位锁定，所述的电模数转换模块以f_s为采样率对所述的电滤波模块输出的信号进行采样。

该装置的两个通道的频率响应分别表示为：