[发明专利]一种微波光子倍频及移频装置与移频方法

权利要求书

1.一种微波光子倍频及移频装置，包括激光器、调制器、马增干涉仪、直接数字合成器、相位调制器、光耦合器和平衡光电探测器，其特征在于：

所述微波光子倍频及移频装置，激光器输出光端口连接调制器输入光端口，调制器的输出光端口连接马增干涉仪的公共输入端口，马增干涉仪输出两路光，其中一路经过相位调制器后，与另外一路共同进入光耦合器，光耦合器输出的光信号连接光耦合器和平衡光电探测器的光输入端口，待移频信号连接调制器的射频输入端口，直接数字合成器输出电信号连接相位调制器的射频输入端口；

激光器产生单波长光载波，进入调制器被载频为f₀的微波信号调制，调制器输出对称的上下光边带±kf₀，其中k表示光边带阶数，利用马增干涉仪将上下光边带分离，上边带在相位调制器中相位调制产生光移频△f后与下边带进行耦合，在光耦合器和平衡光电探测器光电探测，得到2kf₀+△f的信号，不仅实现了调制信号的k倍频，还将该信号移频了△f。

2.根据权利要求1所述的微波光子倍频及移频装置，其特征在于：

采用任意波导光栅、光学谐振腔、光纤布拉格光栅、波分复用器代替马增干涉仪实现双通道滤波。

3.一种利用权利要求1所述微波光子倍频及移频装置的移频方法，其特征在于包括下述步骤：

激光器输出光信号表示为E_c(t)，输入调制器射频端口的微波信号表示为f₀指输入微波信号的频率，指输入微波信号的初始相位，调制器输出的上下光边带信号表示为：

E_MZM＝E_c(t){J₁(m)exp[j(2πkf₀t)]-J₁(m)exp[-j(2πkf₀t)]}

其中，m＝πV/V_π表示微波信号调制指数，V_π是调制器的半波电压，J_n(·)是n阶贝塞尔函数，k为正整数；

通过马增干涉仪后的上下光边带信号分别表示为：

直接数字合成器产生的锯齿波信号对上边带信号E₁进行相位调制，输出的光信号表示为：

其中是移频量，移频量与锯齿波的频率f_m和幅度V_DDS、相位调制器的半波电压V_π,PM有关，最终，两路信号通过光耦合器和平衡光电探测器进行耦合，输出倍频后的移频信号：

通过设置锯齿波的频率f_m和幅度V_DDS更改移频量△f，当为整数n时，实现精准的移频nf_m，若使用负斜率的锯齿波，实现负移频。

4.根据权利要求3所述的微波光子倍频及移频装置的移频方法，其特征在于：

改变调制器的工作点，调制器输出的上下光边带阶数k为1,2…，最终实现微波信号二倍频、四倍频甚至更高阶数的倍频及移频，改变调制器的调制指数可以调节边带幅度大小。

5.根据权利要求3所述的微波光子倍频及移频装置的移频方法，其特征在于：

通过将多个相位调制器级联，每个相位调制器所产生的移频累积，每个可产生多个通道、频差可累积的倍频及移频信号，即第一个相位调制器产生频移△f，第二个相位调制器产生频移2△f，以此类推。

6.根据权利要求3所述的微波光子倍频及移频装置的移频方法，其特征在于：

放弃倍频功能，实现微波信号无倍频的移频，调制器工作在正交点，使调制器输出光载波和正负一阶光边带，通过马增干涉仪分离光载波和其中一个光边带，其中光载波或光边带被锯齿波相位调制，拍频探测后可得到无倍频的移频信号。