阅读说明：本技术 一种基于双平行相位调制器的镜像抑制混频器 (Image rejection mixer based on double parallel phase modulators ) 是由 胡大鹏 金长新 刘强 于 2020-05-25 设计创作，主要内容包括：一种基于双平行相位调制器的镜像抑制混频器,两个光纤输出到相位调制器Ⅰ和相位调制器Ⅱ,相位调制器Ⅰ和相位调制器Ⅱ用于对分布式反馈激光器输出的光信号进行调制,超宽带天线的接收端面向无线信道,用于接收射频信号和镜像信号,参考微波信号源用于提供特定频率的稳定参考微波信号。偏振合束器将相位调制器Ⅰ和相位调制器Ⅱ输出的两束偏振方向正交的线偏振光合成一束后通过掺铒光纤放大器进行功率放大,放大后通过光带通滤波器滤除光信号中的正一阶边带,之后通过光耦合器均分两路光信号,最终通过90°电混合器混合两路电信号,从而进行消除镜像信号。基于相位调制器实现镜像干扰的一致,以摆脱强度调制器存在的直流偏置偏移的问题。(The image rejection mixer based on the double parallel phase modulators is characterized in that two optical fibers are output to a phase modulator I and a phase modulator II, the phase modulator I and the phase modulator II are used for modulating optical signals output by a distributed feedback laser, a receiving end of an ultra-wideband antenna faces a wireless channel and is used for receiving radio frequency signals and image signals, and a reference microwave signal source is used for providing stable reference microwave signals with specific frequency. The polarization beam combiner combines two linearly polarized light beams output by the phase modulator I and the phase modulator II and with orthogonal polarization directions into one beam, the power amplification is carried out through the erbium-doped fiber amplifier, a positive first-order sideband in an optical signal is filtered through the optical band-pass filter after the amplification, then the two optical signals are equally divided through the optical coupler, and finally two paths of electric signals are mixed through the 90-degree electric mixer, so that the mirror image signal is eliminated. The phase modulator is used for realizing the consistency of image interference so as to get rid of the problem of DC offset existing in the intensity modulator.)

一种基于双平行相位调制器的镜像抑制混频器

技术领域

本发明涉及微波光子领域，具体涉及一种基于双平行相位调制器的镜像抑制混频器。

背景技术

近年来，微波光子学的发展得到了广泛的关注，相比于传统的电学技术，微波光子具有更大的带宽，更好的隔离度，抗电磁干扰，重量轻，体积小等优势。其中，微波光子混频器在实现将高频率信号下变频，或者将低频信号上变频的过程中发挥了重要的作用。然而，在实际应用过程中，人为产生的镜像信号对混频器的变频结果有着明显的干扰。由于镜像信号变频之后的中频信号和射频信号变频之后的中频信号有着同样的频率，无法通过滤波器来将其分离，最终使得信号中所携带的信息出现失真。因此，具有镜像干扰抑制技术的混频器得到了广泛的研究。

在最近几年，许多具有镜像抑制功能的微波光子混频器方案被提出。为了消除镜像信号，最简单直接的方法是用光学或者电学滤波器在镜像信号进入混频器之前将就将其滤除。尽管这种方案的原理和结构简单，但是不能实现宽带操作。而且采用低中频接收时，由于滤波器Q值的限制，这种方法并不适用。

除了上述方法，相位相消法（Hartley结构）也可以实现镜像抑制功能。该方法的基本思想为引入两个频率相等，相位正交的本振信号，最后在输出端用90°电域正交耦合器，消除了由镜像信号产生的成分。目前大多数镜像抑制混频器是基于强度调制器的，存在直流偏置漂移问题。相比于强度调制器，相位调制器具有低***损耗和高光功率处理能力，并且可以消除直流偏置漂移问题。然而目前许多基于相位调制器的混频器仅能实现变频功能，不具备镜像抑制功能。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种摆脱强度调制器存在的直流偏置漂移问题的基于双平行相位调制器的镜像抑制混频器。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于双平行相位调制器的镜像抑制混频器，包括：

分布式反馈激光器，用于发出波长在1530nm-1610nm的光信号；

偏振控制器Ⅰ，其输入端连接于分布式反馈激光器，用于改变光信号的偏振态；

偏振分束器Ⅰ，其输入端连接于偏振控制器Ⅰ的输出端，用于将偏振控制器Ⅰ输出的含正交线偏振光耦合到两个光纤输出；

相位调制器Ⅰ，其输入端连接于偏振分束器Ⅰ的一光纤输出端，用于将光信号进行调制，相位调制器Ⅱ，其输入端连接于偏振分束器Ⅰ的另一光纤输出端，用于将光信号进行调制；

超宽带天线，其与相位调制器Ⅰ相连，用于接收射频信号和镜像信号；

参考微波信号源，其连接于相位调制器Ⅱ；

偏振合束器，其输入端分别连接于相位调制器Ⅰ的输出端以及相位调制器Ⅱ的输出端；

掺铒光纤放大器，其输入端与偏振合束器的输出端相连；

光带通滤波器，其输入端连接于掺铒光纤放大器的输出端，用于滤除光信号的正一阶边带；

光耦合器，其输入端连接于光带通滤波器的输出端；

偏振控制器Ⅱ和偏振控制器Ⅲ，其输入端分别连接于光耦合器的输出端，偏振控制器Ⅱ的输出端连接于偏振分束器Ⅱ的输入端，偏振分束器Ⅱ的输出端连接于光电平衡探测器Ⅰ的输入端，偏振控制器Ⅲ的输出端连接于偏振分束器Ⅲ的输入端，偏振分束器Ⅲ的输出端连接于光电平衡探测器Ⅱ的输入端，光电平衡探测器Ⅰ与光电平衡探测器Ⅱ的输出端连接于90°电混合器。

进一步的，还包括功率衰减器Ⅰ，所述功率衰减器Ⅰ的输入端与超宽带天线相连，其输出端与相位调制器Ⅰ相连。

本发明的有益效果是：两个光纤输出到相位调制器Ⅰ和相位调制器Ⅱ，相位调制器Ⅰ和相位调制器Ⅱ用于对分布式反馈激光器输出的光信号进行调制，超宽带天线的接收端面向无线信道，用于接收射频信号和镜像信号，参考微波信号源用于提供特定频率的稳定参考微波信号。偏振合束器将相位调制器Ⅰ和相位调制器Ⅱ输出的两束偏振方向正交的线偏振光合成一束后通过掺铒光纤放大器进行功率放大，放大后通过光带通滤波器滤除光信号中的正一阶边带，之后通过光耦合器均分两路光信号，一路通过偏振控制器Ⅱ改变光信号的偏振态后通过偏振分束器Ⅱ将含正交线偏振光的单一输出分别耦合到两个光纤输出，之后通过光电平衡探测器Ⅰ将两个光纤输出的光信号转化为电信号，另一路通过偏振控制器Ⅲ改变光信号的偏振态后通过偏振分束器Ⅲ将含正交线偏振光的单一输出分别耦合到两个光纤输出，之后通过光电平衡探测器Ⅱ两个光纤输出的光信号转化为电信号，最终通过90°电混合器混合两路电信号，从而进行消除镜像信号。基于相位调制器实现镜像干扰的一致，以摆脱强度调制器存在的直流偏置偏移的问题。结构简单，同时消除了直流偏置漂移的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中，1.分布式反馈激光器 2.偏振控制器Ⅰ 3.偏振分束器Ⅰ 4.相位调制器Ⅰ 5.功率衰减器Ⅰ 6.相位调制器Ⅱ 7.参考微波信号源 8.超宽带天线 9.偏振合束器 10.掺铒光纤放大器 11.光带通滤波器 12.光耦合器 13.偏振控制器Ⅱ 14.偏振分束器Ⅱ 15.光电平衡探测器Ⅰ 16.偏振控制器Ⅲ 17.偏振分束器Ⅲ 18.光电平衡探测器Ⅱ 19.90°电混合器。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明做进一步说明。

一种基于双平行相位调制器的镜像抑制混频器，包括：分布式反馈激光器1，用于发出波长在1530nm-1610nm的光信号；偏振控制器Ⅰ 2，其输入端连接于分布式反馈激光器1，用于改变光信号的偏振态；偏振分束器Ⅰ 3，其输入端连接于偏振控制器Ⅰ 2的输出端，用于将偏振控制器Ⅰ 2输出的含正交线偏振光耦合到两个光纤输出；相位调制器Ⅰ 4，其输入端连接于偏振分束器Ⅰ 3的一光纤输出端，用于将光信号进行调制，相位调制器Ⅱ 6，其输入端连接于偏振分束器Ⅰ 3的另一光纤输出端，用于将光信号进行调制；超宽带天线8，其与相位调制器Ⅰ 4相连，用于接收射频信号和镜像信号；参考微波信号源7，其连接于相位调制器Ⅱ 6；偏振合束器9，其输入端分别连接于相位调制器Ⅰ 4的输出端以及相位调制器Ⅱ 6的输出端；掺铒光纤放大器10，其输入端与偏振合束器9的输出端相连；光带通滤波器11，其输入端连接于掺铒光纤放大器10的输出端，用于滤除光信号的正一阶边带；光耦合器12，其输入端连接于光带通滤波器11的输出端；偏振控制器Ⅱ 13和偏振控制器Ⅲ 16，其输入端分别连接于光耦合器12的输出端，偏振控制器Ⅱ 13的输出端连接于偏振分束器Ⅱ 14的输入端，偏振分束器Ⅱ 14的输出端连接于光电平衡探测器Ⅰ 15的输入端，偏振控制器Ⅲ 16的输出端连接于偏振分束器Ⅲ 17的输入端，偏振分束器Ⅲ 17的输出端连接于光电平衡探测器Ⅱ 18的输入端，光电平衡探测器Ⅰ 15与光电平衡探测器Ⅱ 18的输出端连接于90°电混合器19。分布式反馈激光器1发出波长在1530nm-1610nm的光信号经过偏振控制器Ⅰ 2改变光信号的偏振态后通过偏振分束器Ⅰ 3分别耦合到两个光纤输出，两个光纤输出到相位调制器Ⅰ 4和相位调制器Ⅱ 6，相位调制器Ⅰ 4和相位调制器Ⅱ 6用于对分布式反馈激光器输出的光信号进行调制，超宽带天线8的接收端面向无线信道，用于接收射频信号和镜像信号，参考微波信号源7用于提供特定频率的稳定参考微波信号。偏振合束器9将相位调制器Ⅰ4和相位调制器Ⅱ 6输出的两束偏振方向正交的线偏振光合成一束后通过掺铒光纤放大器10进行功率放大，放大后通过光带通滤波器11滤除光信号中的正一阶边带，之后通过光耦合器12均分两路光信号，一路通过偏振控制器Ⅱ 13改变光信号的偏振态后通过偏振分束器Ⅱ 14将含正交线偏振光的单一输出分别耦合到两个光纤输出，之后通过光电平衡探测器Ⅰ 15将两个光纤输出的光信号转化为电信号，另一路通过偏振控制器Ⅲ 16改变光信号的偏振态后通过偏振分束器Ⅲ 17将含正交线偏振光的单一输出分别耦合到两个光纤输出，之后通过光电平衡探测器Ⅱ 18将两个光纤输出的光信号转化为电信号，最终通过90°电混合器19混合两路电信号，从而进行消除镜像信号。基于相位调制器实现镜像干扰的一致，以摆脱强度调制器存在的直流偏置偏移的问题。结构简单，同时消除了直流偏置漂移的问题。

进一步的，还包括功率衰减器Ⅰ 5，功率衰减器Ⅰ 5的输入端与超宽带天线8相连，其输出端与相位调制器Ⅰ 4相连。功率衰减器Ⅰ 5的输出端与相位调制器Ⅰ 4的微波接入口相连，用于衰减过高的接收信号功率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。