一种基于反馈回路的高功率微波振荡器及微波产生方法与流程

本发明涉及电真空微波器件，具体为一种基于反馈回路的高功率微波振荡器及微波产生方法。

背景技术：

1、经检索，中国专利授权号为cn113745076a的专利公开了一种基于反馈回路的高功率微波振荡器及微波产生方法，该微波振荡器包括内部形成真空腔体的圆柱形的金属导体外壳，设置于真空腔体内的前级调制腔，设置于真空腔体内的反馈回路，以及设用于将调制后的电子束的电子动能转换为微波的放大级束波换能腔；主要解决现有微波振荡器结构中正反馈电路存在反馈不控制和模式竞争的问题，但该振荡器易受环境的影响发生变化，使起振模式发生改变造成输出频率不稳定，特别是光纤受温度等环境因素的影响而引起等效腔长的改变，同时由于电光调制器中使用的滤波器通常具有比较大的通带范围，所以在环路的增益带宽内会出现很多边模，这些边模中的一个可能会在腔长的变化过程中获得足够的增益而代替原有的起振频率，造成起振频率不稳定，此外，常用的电光调制器存在的偏置点漂移问题，也会影响输出频率的稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于反馈回路的高功率微波振荡器及微波产生方法，解决了背景技术中所提出振荡器易受环境的影响发生变化，使起振模式发生改变造成输出频率不稳定，特别是光纤受温度等环境因素的影响而引起等效腔长的改变的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于反馈回路的高功率微波振荡器，包括微波振荡器，所述微波振荡器包括电光调制器、光探测模块、带通滤波器和一个正反馈回路；

3、所述电光调制器采用了铌酸锂晶体的电光效应实现光信号的相位调制，且其中钛扩散或者质子交换工艺制作光波导；

4、所述光探测模块集成了高线性度模拟pin探测器和低噪声宽带跨阻放大器，输入光接口可选光纤接口或者空间入射，光纤接口为单模和多模光纤通用接口，空间入射时多种光敏面；

5、所述带通滤波器用于连接电光调制器和光探测模块，从被噪声畸变和污染的信号中提取原始信号所携带的信息；

6、利用正反馈回路将电光调制器和光电探测模块的信号回授到带通滤波器的放大器输入端从而加强输入微波振荡器的输入信号。

7、优选的，采用单个相位调制器的多频电光调制器，通过多波长光源，并且在每个光载波上分别形成了一个单通带的可调谐带通滤波器，获得频率为10gh和40ghz的信号，通过增加光载波数目，从而获得更多路的不同频率信号输出。

8、优选的，所述电光调制器方案可分为电域棚合的光电混合双环路结构和光域耦合双环路结构，采用基于偏振调制和偏分复用的双环路电光调制器；实现偏振调制到强度调制的转换，同时将入射光波分成偏振态正交的两路形成双环路，将电光调制器与环境隔离或者利用温度控制装置，降低环境变化对系统的影响，采用主动锁相环电路控制，将电光调制器的振荡信号锁定到外部参考源上，提高电光调制器的频率稳定性。

9、优选的，所述电光调制器腔内构成两个不同长度的光纤环路，同时满足两环路选模条件的模式，从而起振，分别选取适当的环路长度，实现单模起振。

10、优选的，基于反馈回路的高功率微波振荡器的微波产生方法，包括以下步骤：

11、s1：将光源注入电光调制器调制成载有特定频率的光信号；振荡的能量来自于电光调制器前的注入光；

12、s2：采用光探测模块阵列接收信号降低闪烁噪声的影响；通过有源器件的饱和状态抑制相位噪声；

13、s3：载有特定频率的光信号被光探测模块转化成电信号后放大；再经过带通滤波器滤出特定频率，一部分用于输出，一部分反馈入电光调制的微波输入口，再利用正反馈回路将电光调制器和光电探测模块的信号回授到带通滤波器，完成一次循环；

14、s4：经过不断循环，最终形成稳定的振荡。

15、优选的，所述电光调制器的谐振腔具有极高的q值，通过增加光纤长度获得较大的能量衰减时间，随着光纤长度增加以及电光调制器腔内，采用极窄微波带通滤波器，有效抑制非振荡式并选择出单一振荡频率。

16、优选的，利用外部光注入的p激光器实现宽带频率可调的带通滤波器，通过改变注入光波波长或改变温度，通过偏振调制对色散的控制实现可调带通滤波器，通过改变在偏振调制器后面的光信号的偏振态来改变环路中的滤波响应，从而实现可调频率信号的输出。

17、优选的，所述电光调制器腔内构成两个不同长度的光纤环路，同时满足两环路选模条件的模式，从而起振，分别选取适当的环路长度，实现单模起振。

18、优选的，基于反馈回路的高功率微波振荡器的微波产生方法，包括以下步骤：

19、s1：将光源注入电光调制器调制成载有特定频率的光信号；振荡的能量来自于电光调制器前的注入光；

20、s2：采用光探测模块阵列接收信号降低闪烁噪声的影响；通过有源器件的饱和状态够抑制相位噪声；

21、s3：载有特定频率的光信号被光探测模块转化成电信号后放大；再经过带通滤波器滤出特定频率，一部分用于输出，一部分反馈入电光调制的微波输入口，再利用正反馈回路将电光调制器和光电探测模块的信号回授到带通滤波器，完成一次循环；

22、s4：经过不断循环，最终形成稳定的振荡。

23、优选的，所述电光调制器的谐振腔具有极高的q值，通过增加光纤长度获得较大的能量衰减时间，随着光纤长度增加以及电光调制器腔内，采用极窄微波带通滤波器，有效抑制非振荡式并选择出单一振荡频率。

24、优选的，利用外部光注入的p激光器实现宽带频率可调的带通滤波器，通过改变注入光波波长或改变温度，通过偏振调制对色散的控制实现可调带通滤波器，通过改变在偏振调制器后面的光信号的偏振态来改变环路中的滤波响应，从而实现可调频率信号的输出。

25、本发明提供了一种基于反馈回路的高功率微波振荡器及微波产生方法。具备以下有益效果：

26、该一种基于反馈回路的高功率微波振荡器及微波产生方法，振荡的能量来自于电光调制器前的注入光，注入光经过电光调制器调制后变成载有特定频率的光信号；载有特定频率的光信号被光探测模块转化成电信号后放大，再经过带通滤波器滤出特定频率，一部分用于输出，一部分反馈入电光调制的微波输入口，再利用正反馈回路将电光调制器和光电探测模块的信号回授到带通滤波器，完成一次循环；经过不断循环，最终形成稳定的振荡，将电光调制器与环境隔离或者利用温度控制装置，可以降低环境变化对系统的影响，采用主动锁相环电路控制，将电光调制器的振荡信号锁定到外部参考源上，从而有效改善电光调制器的频率稳定性，通过分别调节两路检偏器前的偏振控制器，其中一路等效偏置于线性点并反馈至偏振调制器，实现基频振荡，另一路等效偏置在最小传输点，实现倍频信号的输出，基于单个偏振调制器和级联偏振调制器分别实现了四倍频的电光调制器，使得电光调制器工作范围扩展到原来的四倍，该振荡器具有工作频率范围广、相位噪声低、频谱纯度高和调谐范围大等优点，是一种较为理想的高性能微波振荡器，具有广阔的应用前景。