专利摘要

本发明为一种高频微波信号全光下变频系统，包括：光源，用于产生任意偏振态的光载波；双平行强度调制器，为双路射频输入模式，包括两个射频输入端口，用于将高频微波信号和本振信号分别从两个输入端口输入，同时加载到光载波上，并且将两路光信号调制耦合后从一个端口输出；偏振控制器，连接于光源与双平行强度调制器之间，用于将光源输出的光载波的偏振态调整为与双平行强度调制器的主轴一致；以及低频探测器，与双平行强度调制器连接，用于将调制器输出的光信号转换成电信号，并且将高频微波信号差拍到所需的中低频段，实现微波信号的全光下变频，同时滤除掉高频干扰信号。本发明成本低、结构简单、性能可靠，能实现高频微波信号的直接下变频。

说明书

技术领域

本发明涉及微波光子技术领域，特别涉及一种高频微波信号全光下变频系统。

背景技术

随着未来微波通信技术的发展，射频系统将逐渐实现高频化和宽带化，这都对后续模数转换和数字处理单元提出了挑战。为了突破电子器件的发展瓶颈，必须引入微波下变频技术，在中低频段进行模数转换和数字处理，这将极大地降低后续处理难度以及对电子器件的带宽要求。目前传统的微波下变频技术，需要采用多级变换，使用的元器件数量多，结构复杂，体积大，造价高，并且系统的变频损耗较大，相位噪声和非线性失真严重，存在本振泄漏。相比于传统的微波下变频技术，微波光子下变频系统由于引入了强大的光子技术作为辅助，具有诸多优点，比如，结构简单、带宽高、体积小、损耗低、抗电磁干扰等，可以有效的克服传统电子器件的弊端。因此，采用微波光子技术实现频率直接下变换在未来的微波通信系统中具有非常广泛的应用前景。

如图1所示是现有技术中的基于串联强度调制器的高频微波信号全光下变频链路结构图。本振信号通过第一强度调制器30’调制到光载波上，天线接收到的射频信号通过第二强度调制器40’加载到光载波上，最后通过探测器50’拍频得到下变频后的中频信号。

上述微波光子下变频结构简单，射频信号和本振的输入端口分离，具有极高的隔离度。然而，调制器的级联使得链路的损耗较大，增益受限，下变频后的中频信号较弱，降低了变频系统的性能。

因此，有必要设计一种稳定可靠，简单实用，成本较低，并且能够实现高频微波信号的直接高效下变频的全光下变频系统。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种低成本、结构简单、性能可靠的高频微波信号全光下变频系统，实现高频微波信号的直接高效下变频。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于双平行强度调制器的高频微波信号全光下变频系统，包括：

光源，用于产生任意偏振态的光载波；

双平行强度调制器，为双路射频输入模式，包括两个射频输入端口，用于将高频微波信号和本振信号分别从所述两个射频输入端口输入，同时加载到光载波上，并且将两路光信号调制耦合后从一个端口输出；

偏振控制器，连接于所述光源与双平行强度调制器之间，用于将光源输出的光载波的偏振态调整为与双平行强度调制器的主轴一致；以及

低频探测器，与所述双平行强度调制器连接，用于将调制器输出的光信号转换成电信号，并且将高频微波信号差拍到所需的中低频段，实现微波信号的全光下变频，同时滤除掉高频干扰信号。

优选地，所述双平行强度调制器还包括三个直流偏置端通过改变第一和第二直流偏置端分别调节所述两路光信号的增益和线性度，通过改变第三直流偏置端控制两路光信号的耦合方式并调节增益。

优选地，所述光源为连续激光源。

(三)有益效果

1.本发明是为了实现高频微波信号单级直接下变频设计的，核心器件为双平行强度调制器，使用本发明设计结构，原理上可以将任意频段的微波信号直接下变频到所需要的中低频段。所需下变频的微波信号的频段仅受调制器、探测器以及其它微波器件的工作频率范围限制。因此，本发明能够实现高频微波信号的单级直接下变频。

2.调制器的偏置点可以根据系统需要任意设定，改变第一、第二直流偏置，可以调节高频微波信号全光下变频系统的增益和线性度，改变第三直流偏置，可以控制上下两路信号的耦合方式，调节高频微波信号全光下变频系统的增益，优化系统性能，大大降低了系统的复杂度，使得操作简单，易于实现。

3.使用商用双平行强度调制器实现高频微波信号下变频到中低频段，该混频系统高度集成，稳定可靠，避免了分立强度调制器方案带来的弊端。

4.使用的双平行强度调制器为双路射频输入模式，高频微波信号和本振信号可通过两个射频输入端口加载到光载波上，实现了极高的隔离度。

附图说明

图1为现有技术中的基于分立串联强度调制器的高频微波信号全光下变频链路结构图；

图2为本发明采用的集成双平行强度调制器一实施例的结构图；

图3为本发明高频微波信号全光下变频系统一实施例的结构图。

其中，现有技术：10’：光源；20’：偏振控制器；30’，40’：马赫增德尔强度调制器；31’，41’：射频输入端口；32’，42’：直流偏置端；50’：探测器；本发明：10：光源；20：偏振控制器；30：双平行强度调制器；31，32，35：直流偏置端；33，34：射频输入端口；40：低频探测器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是限制本发明的范围。

图2为本发明采用的集成双平行强度调制器一实施例的结构图，包括两个射频输入端口33，34、三个直流偏置端31，32，35以及一路光输出端口。在本实施例中，使用其中一路射频输入口输入微波信号，另外一路射频输入口输入本振信号，可以通过改变前两个直流偏置31，32调节高频微波信号全光下变频系统的增益和线性度，通过改变第三个直流偏置35控制上下两路信号的耦合方式，调节高频微波信号全光下变频系统的增益，优化系统性能。

图3为本发明高频微波信号全光下变频系统一实施例的结构图，包括：光源10，用于产生光载波，承载微波信号，并且该光载波为任意偏振态，在本实施例中光源10为连续波激光源；双平行强度调制器30，用于将高频微波输入信号和本振信号分别从调制器的两个射频输入端口33，34输入，同时调制到光载波上，通过改变前两个直流偏置端31，32调节两路信号的增益和线性度，通过改变第三个直流偏置端35控制上下两路信号的耦合方式，调节高频微波信号全光下变频系统的增益，优化系统性能；偏振控制器20，连接于所述光源10与双平行强度调制器30之间，用于将光源10输出的光载波的偏振态调整为与双平行强度调制器30的主轴一致；以及低频探测器40，与所述双平行强度调制器30连接，用于将调制器输出的光信号转换成电信号，并且实现将高频微波信号差拍到中低频段，同时滤除了高频的干扰信号，实现滤波功能。

在本实施例中，双平行强度调制器30将高频微波输入信号和本振信号分别从调制器的两个射频输入端口输入，同时调制到光载波上，通过改变前两个直流偏置，调节高频微波信号全光下变频系统的增益和线性度，通过改变第三个直流偏置，控制上下两路信号的耦合方式，调节高频微波信号全光下变频系统的增益，优化系统性能。双平行强度调制器中上下两支路子调制器的输出场强分别如公式(1)和(2)所示：

Ea=2Eincos(π(Vb1+VRF(t))2Vπ1)ejπ(Vb1+VRF(t))2Vπ1---(1)]]>

Eb=2Eincos(π(Vb2+VLO(t))2Vπ2)ejπ(Vb3+VLO(t))2Vπ2ejπVb3Vπ3---(2)]]>

其中，E_in为双平行调制器上下两路的输入光信号场强，V_b1和V_b2分别为调制器前两个直流偏置端31和32的偏置电压，V_π1和V_π2分别为双平行强度调制器上下两支路子调制器的直流半波电压，V_b3和V_π3分别为第三个偏置端的偏置电压和直流半波电压，V_RF(t)和V_LO(t)分别为双平行调制器上、下两支路射频输入端输入的射频信号和本振信号。

双平行强度调制器中，上下两支路经调制后的光信号在输出端进行耦合，得到调制器的输出功率，其中包含高频微波信号下变频之后对应的中频信号项，如公式(3)所示：

PIF=2Pin(πVπ)2cos[πVπ(Vb1-Vb2-Vb3)]cos(ωRF-ωLO)t---(3)]]>

由于双平行强度调制器三个偏置端的直流半波电压一般相同，所以，在这里有V_π1＝V_π2＝V_π3＝V_π。

本发明将微波输入信号和本振信号直接加载到双平行强度调制器的两个射频输入端口上，通过调节调制器的偏置电压，优化系统的性能，操作简单，易于实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

高频微波信号全光下变频系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。