[发明专利]一种基于光子技术的电/光跳频载波发生器

说明书

提供一种基于光子技术的电/光跳频载波发生器，包括激光源、第一偏振控制器、偏振调制器、数字控制信号、第二偏振控制器、光环行器、偏振分束器、第三偏振控制器、第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器、微波调制信号、微波调制信号、检偏器、光电探测器。偏振开关结构用于控制光信号的偏振状态；萨格纳克环结构用于对不同偏振态的光信号进行不同的调制；最终，通过调节偏振开关结构的数字控制信号，可获得电/光跳频载波；此外，通过调节马赫曾德尔调制器的微波调制信号频率，可实现电/光跳频载波的频率灵活调谐。本发明方法控制灵活，结构简单，可应用于雷达、电子战、无线通信系统等重要领域。

技术领域

本发明属于微波光子学、微波信号产生技术领域，具体涉及一种基于光子技术的电/光跳频载波发生器。

背景技术

微波跳频信号在无线通信、雷达探测、电子战等应用场景被广泛使用。然而，由于电子瓶颈的存在，基于传统电学方法产生的跳频带宽(～百MHz)和工作频段(～GHz)有限，要实现高频宽带的微波跳频信号产生则需要多级倍频和变频，极大地增加整个系统的体积、重量、功耗、成本以及带来信号质量的恶化。此外，跳频速率较慢(kHz量级)，即使是性能先进的跳频系统也仅达到10kHz量级。随着技术的进步，这些应用场景迫切希望微波跳频信号能够往高频域、大带宽、超高跳频速率方向拓展，以便进一步提高通信传输容量、提高雷达探测精度以及在电子对抗中提高抗干扰能力和降低被截获概率。因此，研究高频、宽带、超高跳频速率的跳频载波产生器有重要意义和应用价值。

微波光子技术利用光学手段实现微波信号的产生、传输、处理和控制，具有高频、宽带、低传输损耗、抗电磁干扰等优势。就目前的研究进展来看，利用微波光子技术产生跳频载波，其性能指标普遍能达到：跳频带宽：10GHz量级；工作频段：10GHz量级；跳频速率：GHz量级。主要采用的技术方案有以下几种：(1)利用基带编码信号控制电光调制器的工作偏置点来实现开关功能，从而使基带编码信号的不同电平对应整个系统的不同频率输出，得到电跳频载波；(2)利用基带编码信号控制直调激光器输出，得到光跳频载波，再结合光外差法产生电跳频载波；(3)利用基带编码信号控制可调谐滤波器的通带，得到光跳频载波，再结合光外差法实现电跳频载波产生。

上述方案都存在着一定的局限性：方案(1)得到的跳频载波的两个频率具有固定的二倍频关系，无法灵活调谐；方案(2)与方案(3)的信号调制速率、跳频速率、工作带宽等受到直调激光器或可调谐滤波器的限制，且稳定性易受环境影响。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于光子技术的电/光跳频载波发生器，包括激光源1、第一偏振控制器2_a、偏振调制器3、数字控制信号4、第二偏振控制器2_b、光环行器5、偏振分束器6、第三偏振控制器2_c、第一马赫曾德尔调制器7_a、第二马赫曾德尔调制器7_b、微波调制信号8_a、微波调制信号8_b、检偏器9、光电探测器10；其中