一种抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频的装置及其方法

本申请涉及光通信、微波以及雷达技术的，具体地涉及一种抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频装置及其方法。

背景技术：

1、混频器是雷达接收机系统的重要组成部分。然而，在电子战环境中存在着许多不可避免的镜像信号。由于下转换后的镜像信号与有用的中频信号频率相同，可能造成错误接收。为了解决这一问题，接收机必须提供镜像抑制的下变频能力。

2、传统的镜像抑制下变频技术一般在电域进行，采用镜像抑制滤波器或者镜像抑制混频器。镜像抑制滤波用高q值滤波器滤除镜像信号，系统造价高、结构复杂、带宽小。镜像抑制混频器虽然不需要使用滤波器，但随着接收信号频率的升高，器件的性能会大大降低，因此系统带宽受限于电域器件、电磁干扰严重、镜像抑制比低。

3、与传统的电域技术相比，微波光子技术兼具光子技术和微波技术的优点，损耗低，带宽高，抗电磁干扰、简单轻便，可以弥补电子器件的不足。

4、目前已报道的镜像抑制下变频方案主要分为两大类。第一类方案通过使用电滤波器或者光滤波器在下变频前滤除镜像信号，但是，实现大带宽的电子滤波器和高滚降系数的光学滤波器比较困难，因此限制了系统的工作带宽和灵活性。第二类方案通过使用相位抵消技术，其基于hartley结构，将接收的信号与互相正交的两路本振信号相混频，把其中一路信号移相90°后与另一路信号叠加，产生镜像频率得到抵消的中频信号，实现镜像抑制下变频。在先前提出的相位抵消技术的方案中，大多数方法都依靠滤波器来选择调制信号的上、下边带，这限制了系统的工作带宽。通过使用一个大带宽90°光耦合器可以不使用滤波器，但耦合器在不同工作频率下存在幅值和相位不平衡的问题，会造成系统的不稳定。如何高效解决雷达接收机的镜像信号问题是亟需解决的技术问题。

5、本背景技术描述的内容仅为了便于了解本领域的相关技术，不视作对现有技术的承认。

技术实现思路

1、因此，本发明实施例意图提供一种抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频装置及其方法。

2、在第一方面，本发明实施例提供了一种抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频装置，其特征在于，包括：激光器ld、双偏振正交相移键控调制器dp-qpsk、rf信号源、本振lo信号源、移相器ps、掺铒光纤放大器edfa、单模光纤smf、光耦合器oc、偏振控制器pc、起偏器pol、光电探测器pd以及电90°耦合器ehc；

3、其中，所述激光器ld的输出口与所述dp-qpsk的光输入口相连接，在所述dp-qpsk内，光载波被分为两路，分别输入到x-qpsk和y-qpsk中；所述rf信号源的输出端通过90度移相器ps1分别输入到所述x-qpsk的两个射频输入端口；

4、所述本振lo信号源的输出端通过可调谐移相器ps2分别输入到y-qpsk的两个射频输入端口；

5、所述dp-qpsk的光输出口依次连接掺铒光纤放大器edfa、单模光纤smf以及所述光耦合器oc；

6、所述光耦合器oc输出的两路信号分别与偏振控制器pc1、起偏器pol1以及偏振控制器pc2、起偏器pol2相连接；

7、所述起偏器pol1与起偏器pol2的输出端分别连接pd1以及pd2；

8、所述pd1与所述pd2的输出分别与90°hc的两个输入端相连接。

9、可选地，所述dp-qpsk内部包括：y型分光器、两个正交相移键控调制器x-qpsk与y-qpsk、90°偏振旋转器pr以及偏振合束器pbc。

10、在本发明实施例中，在第二方面，本发明实施例提供了一种抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频方法，用于如权利要求1所述的抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频装置，其特征在于，包括如下步骤：激光器产生光波信号、信号源产生射频信号并输入到dp-qpsk；

11、所述dp-qpsk接收到的射频rf信号与镜像im干扰信号通过第一移相器ps1加载到x-qpsk的两个射频输入端口；

12、调整直流偏压信号dc bias1，实现抑制载波单边带调制；

13、本振lo信号通过第二移相器ps2加载到y-qpsk的两个射频输入端口，调整直流偏置信号dc bias2，实现子谐波单边带调制；所述dp-qpsk输出的偏振复用光信号通过edfa后，经过smf传输，被oc分为上下两路信号；

14、所述上路信号通过第一偏振控制器pc1与第一起偏器pol1合成到第一偏振方向，再由第一光电探测器pd1获得i路中频信号；所述下路信号通过第二偏振控制器pc2与第二起偏器pol2合成到第二偏振方向，再由第二光电探测器pd2获得q路中频信号；将所述i、q两路中频信号输入到电90°耦合器抑制镜像子谐波下变频。

15、可选地，所述调整直流偏压信号dc bias1为调节加载在x-qpsk上的直流偏压信号，使所述x-qpsk内部的两个子马赫曾德尔调制器mzm偏置在最小传输点；所述x-qpsk输出抑制载波单边带信号。

16、可选地，所述调整直流偏置信号dc bias2为调节加载在所述y-qpsk上的直流偏压信号，使所述y-qpsk内部的子mzm偏置在最大传输点，主mzm偏置在正交传输点；所述y-qpsk输出子谐波单边带信号。

17、可选地，所述第一偏振方向为上路偏振复用光信号与pol1主轴成45°角，并且在所述第一偏振方向的复用信号之间，引入90°相位差。

18、可选地，所述第二偏振方向为下路偏振复用光信号与pol2主轴成45°角，并且在所述第二偏振方向的复用信号之间不引入相位差。

19、可选地，所述i、q两路中频信号包括有用if信号i、q中频信号以及镜像if信号i、q中频信号；

20、所述有用if中频信号i、q两路相位差为π/2；

21、所述镜像if中频信号i、q两路相位差为-π/2。

22、可选地，所述耦合器抑制镜像子谐波下变频为将所述i、q两路if信号通过90°hc耦合，所述90°hc对q路if信号引入90°相移后将所述i、q两路if信号耦合，用有用if信号的功率减去镜像if信号的功率，实现镜像抑制。

23、本发明实施例的其他可选特征和技术效果一部分在下文描述，一部分可通过阅读本文而明白。

技术特征：

1.一种抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频装置，其特征在于，包括：激光器ld、双偏振正交相移键控调制器dp-qpsk、rf信号源、本振lo信号源、移相器ps、掺铒光纤放大器edfa、单模光纤smf、光耦合器oc、偏振控制器pc、起偏器pol、光电探测器pd以及电90°耦合器ehc；

2.根据权利要求1所述的抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频装置，其特征在于，所述dp-qpsk内部包括：y型分光器、两个正交相移键控调制器x-qpsk与y-qpsk、90°偏振旋转器pr以及偏振合束器pbc。

3.一种抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频方法，用于如权利要求1所述的抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频装置，其特征在于，包括如下步骤：激光器产生光波信号、信号源产生射频信号并输入到dp-qpsk；

4.根据权利要求3所述的抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频方法，其特征在于，所述调整直流偏压信号dc bias1为调节加载在x-qpsk上的直流偏压信号，使所述x-qpsk内部的两个子马赫曾德尔调制器mzm偏置在最小传输点；所述x-qpsk输出抑制载波单边带信号。

5.根据权利要求3所述的抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频方法，其特征在于，所述调整直流偏置信号dc bias2为调节加载在所述y-qpsk上的直流偏压信号，使所述y-qpsk内部的子mzm偏置在最大传输点，主mzm偏置在正交传输点；所述y-qpsk输出子谐波单边带信号。

6.根据权利要求3所述的抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频方法，其特征在于，所述第一偏振方向为上路偏振复用光信号与pol1主轴成45°角，并且在所述第一偏振方向的复用信号之间，引入90°相位差。

7.根据权利要求3所述的抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频方法，其特征在于，所述第二偏振方向为下路偏振复用光信号与pol2主轴成45°角，并且在所述第二偏振方向的复用信号之间不引入相位差。

8.根据权利要求3所述的抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频方法，其特征在于，所述i、q两路中频信号包括有用if信号i、q中频信号以及镜像if信号i、q中频信号；

9.根据权利要求3所述的抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频方法，其特征在于，所述耦合器抑制镜像子谐波下变频为将所述i、q两路if信号通过90°hc耦合，所述90°hc对q路if信号引入90°相移后将所述i、q两路if信号耦合，用有用if信号的功率减去镜像if信号的功率，实现镜像抑制。

技术总结
本申请公开一种抗周期性功率衰落的镜像抑制子谐波下变频方法。所述方法，包括激光器LD、双偏振正交相移键控调制器DP‑QPSK、移相器PS、掺铒光纤放大器EDFA、单模光纤SMF、光耦合器OC、偏振控制器PC、起偏器Pol、光电探测器PD以及电90°耦合器EHC。DP‑QPSK上路X‑QPSK对有用射频信号、镜像信号进行调制，下路Y‑QPSK对本振信号进行调制，DP‑QPSK输出的偏振复用光信号经过光耦合器分为两路，每一路均由偏振控制器和起偏器合成到一个偏振方向，再由两个光电探测器获得I、Q中频信号，通过电90°耦合器耦合两路IF信号，从而实现镜像抑制下变频。本发明结构简单、无需使用滤波器、频率调谐范围和工作带宽大、镜像抑制比高、同时能够抗周期性功率衰落。

技术研发人员：李圆圆
受保护的技术使用者：西安邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12