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光电混合振荡锁相环

阅读：266发布：2020-05-08

专利汇可以提供光电混合振荡锁相环专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种光电混合振荡锁相环，构成包括信号光光源、本振激光光源、振荡信号源、2×4 90°自由空间光学桥接器、第一平衡探测器、第二平衡探测器、第一混频器、第二混频器、第三混频器、第一加法器、第二加法器、功率探测器、带通滤波器、低通滤波器、压控振荡器、第一相移器、第二相移器和信号接收器。本发明将光电进行分离，光与光混合、电与电混合，在电域中，引入振荡信号进行锁相。这不仅降低了对本振激光光源的要求，实现快速锁定，而且免受数据通道与锁相通道之间的串扰的影响，无需残余载波的传输。这对于未来自由空间相干光通信具有非常重要的意义。，下面是光电混合振荡锁相环专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光电混合振荡锁相环，特征在于其构成包括信号光光源(1)、本振激光光源(2)、
2×4 90°自由空间光学桥接器(3)、第一平衡探测器(4)、第二平衡探测器(5)、第一混频器(6)、第二混频器(7)、第一加法器(8)、功率探测器(9)、信号接收器(10)、带通滤波器(11)、第一相移器(12)、第三混频器(13)、第二相移器(14)、低通滤波器(15)、振荡信号源(16)、第二加法器(17)和压控振荡器(18)；
所述的信号光光源(1)的输出端与所述的2×4 90°自由空间光学桥接器(3)的第一输入端相连，所述的本振激光光源(2)的输出端与所述的2×4 90°自由空间光学桥接器(3)的第二输入端相连，所述的2×4 90°自由空间光学桥接器(3)的第一输出端和第二输出端分别与所述的第一平衡探测器(4)的第一输入端和第二输入端相连，第三输出端和第四输出端分别与所述的第二平衡探测器(5)的第一输入端和第二输入端相连，所述的第一平衡探测器(4)的输出端与所述的第一混频器(6)的第一输入端相连，所述的第二平衡探测器(5)的输出端与所述的第二混频器(7)的第一输入端相连，所述的第一混频器(6)的输出端与所述的第二混频器(7)的输出端分别与所述的第一加法器(8)的第一输入端和第二输入端相连，所述的第一加法器(8)的输出端分别与所述的功率探测器(9)的输入端与所述的信号接收器(10)的输入端相连，该功率探测器(9)输出端与所述的带通滤波器(11)的输入端相连，所述的带通滤波器(11)的输出端与所述的第三混频器(13)的第一输入端相连，所述的第三混频器(13)的输出端与所述的低通滤波器(15)的输入端相连，所述的低通滤波器(15)的输出端与所述的第二加法器(17)的输入端相连，所述的振荡信号源(16)的第一输出端和第二输出端分别与所述的第二相移器(14)的输入端与所述的第二加法器(17)的第二输入端相连，所述的第二相移器(14)的输出端与所述的第三混频器(13)的第二输入端相连，所述的第二加法器(17)的输出端与所述的压控振荡器(18)相连，所述的压控振荡器(18)的第一输出端和第二输出端分别与所述的第一混频器(6)的第二输入端与所述的第一相移器(12)的输入端相连，所述的第一相移器(12)的输出端与所述的第二混频器(7)的第二输入端相连；
所述的信号光光源(1)产生的信号光与所述的本振激光光源(2)产生的本振光通过所述的2×4 90°自由空间光学桥接器(3)进行混合，所述的2×4 90°自由空间光学桥接器(3)输出四路信号，相位分别相差90°，即0°，90°，180°和270°，其中，0°和180°为同相信号I，90°和270°为正交相信号Q，用所述的第一平衡探测器(4)探测得出I路电信号，用所述的第二平衡探测器(5)探测得到Q路信号，再将所述的压控振荡器(18)输出的电信号与I路电信号通过所述的第一混频器(6)经行混频，并将所述的压控振荡器(18)输出的电信号通过所述的第一相移器(12)相移后与Q路信号通过所述的第二混频器(7)进行混频，两路混频信号经过所述的第一加法器(8)得到的信号，用所述的信号接收器(10)进行接收；与此同时，该信号通过所述的功率探测器(9)后传递给所述的带通滤波器(11)进行滤波，滤波后的信号与所述的振荡信号源(16)发出的经过所述的第二相移器(14)移相后的信号在所述的第三混频器(13)进行混频，该混频后的信号通过所述的低通滤波器(15)后与所述的振荡信号源(16)发出的信号在所述的第二加法器(17)相加后反馈给所述的压控振荡器(18)，来控制压控振荡器输出信号的频率，最终实现相位锁定。

说明书全文

光电混合振荡锁相环

技术领域

[0001] 本发明涉及自由空间相干光通信，特别是一种光电混合振荡锁相环，该发明用于星地激光通信链路中的地面接收装置，对接收到的信号进行解调，输出数据信号。

背景技术

[0002] 自由空间相干光通信技术以其高接收灵敏度的优势,受到人们的广泛关注，但其系统存在复杂的问题，尤其是对本振激光要求高、误码率低等，于是我们开展了光电混合振荡锁相环的研究。这将对自由空间相干光通信具有非常重要的意义。

[0003] 现有技术[1](孙建锋,张波,张宁,等..,“基于2×4 90°光学桥接器的光电混合探测装置”,中国发明专利(申请号：CN201610058350.2,公开号：CN105721061A))采用光与光混合、电与电混合，极大的降低了对本振激光器的要求，但是会受到数据通道与锁相通道之间的串扰的影响。

发明内容

[0004] 本发明针对星间或星地相干激光通信中的应用背景，提出一种光电混合振荡锁相环。本发明的实现是将光电进行分离，光与光混合、电与电混合，在电域中，引入振荡信号进行锁相。这不仅降低了对本振激光光源的要求，实现快速锁定，而且免受数据通道与锁相通道之间的串扰的影响，无需残余载波的传输。这对于未来自由空间相干光通信具有非常重要的意义。

[0005] 本发明的技术解决方案如下：

[0006] 一种光电混合振荡锁相环，特点在于其构成包括信号光光源、本振激光光源、振荡信号源、2×4 90°自由空间光学桥接器、第一平衡探测器、第二平衡探测器、第一混频器、第二混频器、第三混频器、第一加法器、第二加法器、功率探测器、带通滤波器、低通滤波器、压控振荡器、第一相移器、第二相移器和信号接收器；

[0007] 所述的信号光光源的输出端与所述的2×4 90°自由空间光学桥接器的第一输入端相连，所述的本振激光光源的输出端与所述的2×4 90°自由空间光学桥接器的第二输入端相连，所述的2×4 90°自由空间光学桥接器的第一输出端和第二输出端分别与所述的第一平衡探测器的第一输入端和第二输入端相连，第三输出端和第四输出端分别与所述的第二平衡探测器的第一输入端和第二输入端相连，所述的第一平衡探测器的输出端与所述的第一混频器的第一输入端相连，所述的第二平衡探测器的输出端与所述的第二混频器的第一输入端相连，所述的第一混频器的输出端与所述的第二混频器的输出端分别与所述的第一加法器的第一输入端和第二输入端相连，所述的第一加法器的输出端分别与所述的功率探测器的输入端与所述的信号接收器的输入端相连，该功率探测器输出端与所述的带通滤波器的输入端相连，所述的带通滤波器的输出端与所述的第三混频器的第一输入端相连，所述的第三混频器的输出端与所述的低通滤波器的输入端相连，所述的低通滤波器的输出端与所述的第二加法器的输入端相连，所述的振荡信号源的第一输出端和第二输出端分别与所述的第二相移器的输入端与所述的第二加法器的第二输入端相连，所述的第二相移器的输出端与所述的第三混频器的第二输入端相连，所述的第二加法器的输出端与所述的压控振荡器相连，所述的压控振荡器的第一输出端和第二输出端分别与所述的第一混频器的第二输入端与所述的第一相移器的输入端相连，所述的第一相移器的输出端与所述的第二混频器的第二输入端相连；

[0008] 所述的信号光光源产生的信号光与所述的本振激光光源产生的本振光通过所述的2×4 90°自由空间光学桥接器进行混合，所述的2×4 90°自由空间光学桥接器输出四路信号，相位分别相差90°，即0°，90°，180°和270°，其中，0°和180°为同相信号I，90°和270°为正交相信号Q，用所述的第一平衡探测器探测得出I路电信号，用所述的第二平衡探测器探测得到Q路信号，再将所述的压控振荡器输出的电信号与I路电信号通过所述的第一混频器经行混频，并将所述的压控振荡器输出的电信号通过所述的第一相移器相移后与Q路信号通过所述的第二混频器进行混频，两路混频信号经过所述的第一加法器得到的信号，用所述的信号接收器进行接收。与此同时，将该信号通过所述的功率探测器后传递给所述的带通滤波器进行滤波，滤波后的信号与所述的振荡信号源发出的经过所述的第二相移器移相后的信号在所述的第三混频器处进行混频，该混频后的信号通过所述的低通滤波器后与所述的振荡信号源发出的信号在所述的第二加法器处相加后反馈给所述的压控振荡器，来控制压控振荡器输出信号的频率，最终实现相位锁定。

[0009] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0010] 1、本装置是通过光与光的混合、电与电的混合实现的，极大地降低了对本振激光光源的频率稳定性、窄线宽、调谐速度快的要求；

[0011] 2、本装置在锁相时，是通过电信号跟踪信号光与本振光之间的相位变化，能够实现相位的快速锁定；

[0012] 3、本装置锁相过程中，不会受到数据通道与锁相通道之间的串扰的影响，无需残余载波的传输。附图说明

[0013] 图1为本发明光电混合振荡锁相环的结构示意图。

具体实施方式

[0014] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

[0015] 请参阅图1，图1为本发明光电混合振荡锁相环的结构示意图。由图可见，本发明光电混合振荡锁相环，包括信号光光源1、本振激光光源2、2×4 90°自由空间光学桥接器3、第一平衡探测器4、第二平衡探测器5、第一混频器6、第二混频器7、第一加法器8、功率探测器9、信号接收器10、带通滤波器11、第一相移器12、第三混频器13、第二相移器14、低通滤波器
15、振荡信号源16、第二加法器17和压控振荡器18；

[0016] 所述的信号光光源1的输出端与所述的2×4 90°自由空间光学桥接器3的第一输入端相连，所述的本振激光光源2的输出端与所述的2×4 90°自由空间光学桥接器3的第二输入端相连，所述的2×4 90°自由空间光学桥接器3的第一输出端和第二输出端分别与所述的第一平衡探测器4的第一输入端和第二输入端相连，第三输出端和第四输出端分别与所述的第二平衡探测器5的第一输入端和第二输入端相连，所述的第一平衡探测器4的输出端与所述的第一混频器6的第一输入端相连，所述的第二平衡探测器5的输出端与所述的第二混频器7的第一输入端相连，所述的第一混频器6的输出端与所述的第二混频器7的输出端分别与所述的第一加法器8的第一输入端和第二输入端相连，所述的第一加法器8的输出端分别与所述的功率探测器9的输入端与所述的信号接收器10的输入端相连，该功率探测器9输出端与所述的带通滤波器11的输入端相连，所述的带通滤波器11的输出端与所述的第三混频器13的第一输入端相连，所述的第三混频器13的输出端与所述的低通滤波器15的输入端相连，所述的低通滤波器15的输出端与所述的第二加法器17的输入端相连，所述的振荡信号源16的第一输出端和第二输出端分别与所述的第二相移器14的输入端与所述的第二加法器17的第二输入端相连，所述的第二相移器14的输出端与所述的第三混频器13的第二输入端相连，所述的第二加法器17的输出端与所述的压控振荡器18相连，所述的压控振荡器18的第一输出端和第二输出端分别与所述的第一混频器6的第二输入端与所述的第一相移器12的输入端相连，所述的第一相移器12的输出端与所述的第二混频器7的第二输入端相连；

[0017] 所述的信号光光源1产生的信号光与所述的本振激光光源2产生的本振光通过所述的2×4 90°自由空间光学桥接器3进行混合，所述的2×4 90°自由空间光学桥接器3输出四路信号，相位分别相差90°，即0°，90°，180°和270°，其中，0°和180°为同相信号I，90°和270°为正交相信号Q。用所述的第一平衡探测器4探测得出I路电信号，用所述的第二平衡探测器5探测得到Q路信号，再将所述的压控振荡器18输出的电信号与I路电信号通过所述的第一混频器6经行混频，并将所述的压控振荡器18输出的电信号通过所述的第一相移器12相移后与Q路信号通过所述的第二混频器7进行混频，两路混频信号经过所述的第一加法器
8得到的信号，用所述的信号接收器10进行接收。与此同时，将该信号通过所述的功率探测器9后传递给所述的带通滤波器11进行滤波，滤波后的信号与所述的振荡信号源16发出的经过所述的第二相移器14移相后的信号在所述的第三混频器13处进行混频，该混频后的信号通过所述的低通滤波器15后与所述的振荡信号源16发出的信号在所述的第二加法器17处相加后反馈给所述的压控振荡器18，控制压控振荡器输出信号的频率，最终实现相位锁定。

[0018] 本发明将光电进行分离，光与光混合、电与电混合，在电域中，引入振荡信号进行锁相。这不仅降低了对本振激光光源的要求，实现快速锁定，而且免于受到数据通道与锁相通道之间的串扰的影响，无需残余载波的传输。这对于未来自由空间相干光通信具有非常重要的意义。

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