微波光子级联系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微波技术领域，特别涉及一种微波光子级联系统。
【背景技术】
[0002] 微波光子系统是一种利用光子手段实现微波信号的传输和处理的系统。其具有频 率高、带宽大、抗电磁干扰、传输距离远等特性，已被应用于雷达系统、无线通信、射电天文 学等诸多领域。在实际应用中，该系统总是与已有的微波系统级联使用，或者光子系统在 前，或者光子系统在后。
[0003] 对光子系统的非线性补偿，包括电子手段和光子手段。电子手段主要为使用预失 真电路对信号产生与光子系统非线性特性相反的非线性，以对实现非线性的补偿。然而电 子手段虽然较为成熟，但是其应用频率低，带宽小，通常只有几个GHz，无法满足对于微波频 段甚至毫米波频段的频率和带宽需求。另外，现有的方式着重对调制器的结构或电路进行 重新设计，然而这种方式对于系统的升级成本高，应用范围非常局限，且不具备可重构可编 程控制的动态灵活特性，这些技术并没有针对光子系统与微波系统级联的系统进行非线性 的补偿。
[0004] 而对于微波系统的非线性补偿，虽然在电子学领域已比较成熟，包括前馈、反馈、 数字预失真、模拟预失真等方式。然而，这些方式仍然受限于电子技术的瓶颈，无法满足未 来对信号带宽、频率、线性度改善程度的需求。
[0005] 综上所述可知，无论是针对光子系统还是微波系统的非线性补偿，均具有其应用 的局限性和缺陷，且都只在独立的系统中实现非线性的补偿，而没有实现光子系统与微波 系统级联系统的非线性补偿。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
[0007] 为此，本发明需要提供一种微波光子级联系统。
[0008] 有鉴于此，本发明的实施例提出一种微波光子级联系统，包括：级联的至少一个光 子装置和至少一个微波装置，其特征在于，所述至少一个光子装置包括：具有将微波信号变 换为光信号的MZM调制器、将光信号变换为电信号的光电探测器、激光器、光放大器、光滤 波器的常规光子模块；以及对所述光信号进行处理，并对所述至少一个光子装置中的光信 号进行补偿处理的非线性补偿模块，所述非线性补偿模块对0阶边带光谱进行功率衰减， 并对0阶边带光谱或±2阶边带光谱的相位进行移相。
[0009] 根据本发明实施例的微波光子级联系统，通过对0阶边带光谱进行功率衰减，并 对0阶边带光谱或±2阶边带光谱的相位进行移相，可以实现对光子系统本身非线性以及 对微波系统非线性的补偿，因此提高了微波系统乃至整个级联系统的无失真动态范围。由 于光子系统与微波系统属级联关系，独立于微波系统，因此该方法具有升级灵活、适应范围 广的特点，降低了系统升级的复杂度。本发明具有应用频率高、带宽大、调节灵活、可编程控 制、可适用于任意结构的光子系统和微波系统等优点
[0010] 在本发明的一个实施例中，所述至少一个光子装置位于所述至少一个微波装置之 前，或所述至少一个微波装置之后。
[0011] 在本发明的一个实施例中，所述非线性补偿模块对〇阶边带光谱进行功率衰减 a p，并对〇阶边带光谱或± 2阶边带光谱的相位进行移相％，以操作基频和MD3交调失真 频率的幅度和相位，实现非线性补偿。
[0012] 在本发明的一个实施例中，
[0013] 所述基频通过如下公式表示，所述公式为，
[0014]
【主权项】
1. 一种微波光子级联系统，包括：级联的至少一个光子装置和至少一个微波装置，其 特征在于，所述至少一个光子装置包括： 具有将微波信号变换为光信号的MZM调制器、将光信号变换为电信号的光电探测器、 激光器、光放大器、光滤波器的常规光子模块；W及 对所述光信号进行处理，并对所述至少一个光子装置中的光信号进行补偿处理的非线 性补偿模块， 所述非线性补偿模块对0阶边带光谱进行功率衰减，并对0阶边带光谱或±2阶边带 光谱的相位进行移相。
2. 如权利要求1所述的微波光子级联系统，其特征在于，所述至少一个光子装置位于 所述至少一个微波装置之前，或所述至少一个微波装置之后。
3. 如权利要求1所述的微波光子级联系统，其特征在于，所述非线性补偿模块对0阶边 带光谱进行功率衰减a P，并对0阶边带光谱或±2阶边带光谱的相位进行移相巧>，W操作 基频和IMD3交调失真频率的幅度和相化实现非线性补偿。
4. 如权利要求3所述的微波光子级联系统，其特征在于，所述基频通过如下公式表示， 所述公式为，
其中，诉为光电探测器的响应度，Ed为到达光电探测器的光幅度，脚为所述 MZM调制器偏置点所引起的相化Vb为所述MZM调制器的偏置电压，V。为所述MZM调制器 的半波电压，Jx为X阶第一类贝塞尔函数，m 1= 31 V 为调制系数，V 1、V2为光子装置输 入信号中基频信号幅度，Vs、V4为IMD3信号幅度，Q 1为基频，t为时间，巧为常数相移。
5. 如权利要求3所述的微波光子级联系统，其特征在于，所述IMD3交调失真频率通过 如下公式表示，所述公式为，
其中，斯为光电探测器的响应度，Ed为到达光电探测器的光幅度，妍/2F为所述 MZM调制器偏置点所引起的相化Vb为所述MZM调制器的偏置电压，V。为所述MZM调制器 的半波电压，Jx为X阶第一类贝塞尔函数，m 1= 31 V 为调制系数，V 1、V2为光子装置输 入信号中基频信号幅度，Vs、V4为IMD3信号幅度，Q 4为IMD3交调失真频率，t为时间，口4 为常数相移。
6. 如权利要求4或5所述的微波光子级联系统，其特征在于，所述非线性补偿模块通过 控制所述功率衰减a P和移相口P W实现所述IMD3交调失真频率的抑制而保留基频频率。
7. 如权利要求1所述的微波光子级联系统，其特征在于，所述非线性补偿模块为光谱 带阻滤波器或可编程光谱滤波器。
8. 如权利要求7所述的微波光子级联系统，其特征在于，当所述非线性补偿模块为可 编程光谱滤波器时，所述非线性补偿模块包括： 多路解复用器，用于对所述多边带光谱进行光谱空间分离； 子调制器阵列，用于对分离后的所述光谱中各边带进行独立的幅度衰减和相位的相 移，W抑制所述交调失真频率；W及 多路复用器，用于将经过所述子调制器阵列处理的多边带光谱进行合并。
9. 如权利要求1所述的微波光子级联系统，其特征在于，所述常规光子模块包括： 激光器，用于产生光载波； MZM调制器，用于将微波信号调制到光信号； 常规光子信号处理模块，包括光放大器、光滤波器、光纤，用于对补偿后的所述激光信 号进行放大、滤波和传输处理；W及 光电探测器，用于探测处理后的所述光信号W获得所述微波信号。
10. 如权利要求7所述的微波光子级联系统，其特征在于，所述至少一个微波装置为微 波滤波器、微波放大器、微波混频器中的一种或多种组合。
【专利摘要】本发明提供一种微波光子级联系统，包括：级联的至少一个光子装置和至少一个微波装置。至少一个光子装置包括：具有将微波信号变换为光信号的MZM调制器、将光信号变换为电信号的光电探测器、激光器、光放大器、光滤波器的常规光子模块，以及对光信号进行处理的非线性补偿模块。非线性补偿模块对0阶边带光谱进行功率衰减，并对0阶边带光谱或±2阶边带光谱的相位进行移相。根据本发明实施例的微波光子级联系统，通过对0阶边带光谱进行功率衰减，并对0阶边带光谱或±2阶边带光谱的相位进行移相，可以实现对光子系统以及微波系统非线性的补偿，因此提高了微波系统乃至整个级联系统的无失真动态范围。
【IPC分类】G02F1-35
【公开号】CN104597686
【申请号】CN201510029448
【发明人】郑小平, 张国强, 张汉一, 周炳琨
【申请人】清华大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月21日