| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202510073076.5 | 申请日 | 2025-01-17 |
| 公开(公告)号 | CN119544090A | 公开(公告)日 | 2025-02-28 |
| 申请人 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 钟欣; 周涛; 刘静娴; 陈智宇; 谢爱平; 邹灵乐; | 第一发明人 | 钟欣 |
| 权利人 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：四川省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：四川省成都市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：四川省成都市金牛区营康西路496号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：610036 |
| 主IPC国际分类 | H04B10/70 | 所有IPC国际分类 | H04B10/70 ; H04B10/50 ; H04B10/516 ; H04B10/564 ; H04B10/556 ; H04B10/61 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 成都九鼎天元知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 卢昱莎; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种全光 信号 传递的 微波 光子 空频协同处理装置及方法，装置包括 光源 单元、 空域 光学波束形成处理单元以及频域光学信道化处理单元；光源单元包括 激光器 模 块 和第一光功分模块；空域光学波束形成处理单元包括第二光功分模块、载波抑制单边带电光调 制模 块、光延时网络模块和第一光合路模块；频域光学信道化处理单元包括第二光合路模块、光梳 本振 模块、并行光滤波及信道分离模块和若干个光电探测模块。本发明的装置避免了在光学波束形成处理与光学信道化处理之间使用微波 接口 ，便于集成的同时避免了信号在光电转换和电光转换过程中造成的损耗，且有效解决了微波接口的带宽限制问题。 | ||
| 权利要求 | 1.一种全光信号传递的微波光子空频协同处理装置，其特征在于，包括光源单元、空域光学波束形成处理单元以及频域光学信道化处理单元； |
||
| 说明书全文 | 一种全光信号传递的微波光子空频协同处理装置及方法技术领域背景技术[0002] 微波光子技术因为具有大带宽、高并行、快响应等优势，在电子信息系统中的应用日渐广泛，目前已有多种处理技术已经应用或将要应用于实际系统中。通常，可以按照信号处理域来对相关的处理技术进行分类，例如，空域处理典型采用光学波束形成技术，频域处理典型采用光学信道化技术。 [0003] 然而，当不同的微波光子处理技术综合应用于系统中时，不同微波光子处理单元之间通常采用微波接口进行信号传递。这样做的优点是在微波光子处理单元之间使用了微波接口作为隔离，不仅使得各个微波光子处理单元自身的方案设计能够尽量少地受到上下游环节的影响，同时也能够避免光器件参数设置冲突等问题。 [0004] 但是，以上方法存在一个严重弊端。微波光子处理单元利用光信号完成处理过程，如果以微波接口作为信号传递，那么每两个微波光子处理单元之间都要增加一次电光转换和一次光电转换。而目前电光转换和光电转换的信号转换效率均不高，将会导致信号插入损耗严重增大（在不考虑放大器补偿的前提下，目前一次电光转换加光电转换的信号损耗在25dB以上，相当于转换后的信号功率仅为初始的千分之三）。即使能够通过放大器补偿功率损耗，但会不可避免导致系统噪声系数增大，动态范围压缩，功耗和成本上升等一系列问题。此外，微波器件的带宽通常存在一定的倍频程限制，使用微波接口作为信号传递，将会抵消微波光子处理单元在超大带宽方面的优势。 发明内容[0005] 为解决上述问题，本发明提供了一种全光信号传递的微波光子空频协同处理装置及方法，实现了空域的光学波束形成和频域的光学信道化两种处理技术之间使用光接口传递信号，相比使用微波接口传递信号能够降低信号传递损耗，消除了带宽限制，提升了微波光子系统的大带宽、大动态等关键性能。 [0006] 本发明提供了一种全光信号传递的微波光子空频协同处理装置，具体技术方案如下：装置包括光源单元、空域光学波束形成处理单元以及频域光学信道化处理单元； 所述光源单元包括激光器模块和第一光功分模块；所述激光器模块输出单频激光，所述第一光功分模块根据设定功率配比将所述单频激光分为两路，分别输入所述空域光学波束形成处理单元和所述频域光学信道化处理单元； 所述空域光学波束形成处理单元包括第二光功分模块、载波抑制单边带电光调制模块、光延时网络模块和第一光合路模块；所述第二光功分模块将接收的一路激光信号按照功率均分为若干路；均分的各路激光信号经所述载波抑制单边带电光调制模块和所述光延时网络模块处理后，通过所述第一光合路模块进行合路输出，所述载波抑制单边带电光调制模块接有外部射频信号输入； 所述频域光学信道化处理单元包括第二光合路模块、光梳本振模块、并行光滤波及信道分离模块和若干个光电探测模块；所述光梳本振模块将接收的一路激光信号与所述第一光合路模块合路输出的信号输入所述第二光合路模块进行合路输出，所述频域光学信道化处理单元的输出接有采集处理模块，采集处理模块的输出连接有数字处理模块。 [0008] 进一步的，所述单频激光通过所述第一光功分模块向所述空域光学波束形成处理单元进行功分输出的一路的功率高于向所述频域光学信道化处理单元进行功分输出的一路。 [0009] 进一步的，所述第一光功分模块对所述单频激光进行两路功分输出的功率配比不低于9:1。 [0010] 进一步的，所述第二光功分模块按照功率均分输出的各支路激光信号输入至所述载波抑制单边带电光调制模块，所述载波抑制单边带电光调制模块接收外部射频信号对激光信号进行载波抑制电光调制，调制后向所述光延时网络模块输出若干路单边带的光信号，所述光延时网络模块对接收的单边带光信号进行延时处理后输出至所述第一光合路模块进行合路输出。 [0011] 进一步的，所述载波抑制电光调制，在输出的每一路光信号中去除激光载波和一侧的信号边带，仅保留另一侧信号边带。 [0012] 进一步的，所述光梳本振模块对接收的一路单频激光进行调制，产生频率等间隔的多频激光，并输出至所述第二光合路模块。 [0013] 进一步的，所述光梳本振模块进行调制输出多频率激光的频率间隔大小与光学信道化处理的信道带宽相同。 [0014] 进一步的，所述并行光滤波及信道分离模块对所述第二光合路模块合路输出的光信号按照频谱上首尾相连的方式进行滤波，将每个滤波的信道在传输路径上分离，并将分离输出的若干路光信号输入至对应的所述光电探测模块进行光电转换。 [0015] 本发明还提供了一种全光信号传递的微波光子空频协同处理方法，具体过程如下：S1：获取一路单频激光进行功分，将所述单频激光分为功率不等的两路激光输出； S2：对高功率的一路单频激光进行功率均分，功分得到若干路激光；对低功率的一路单频激光进行调制，得到频率等间隔的多频激光； S3：对得到的若干路激光进行载波抑制波电光调制，去除了激光载波和一侧的信号边带； S4：对经过载波抑制波电光调制的调制光信号进行延时处理，并合成为一路光信号； S5：将经过延时处理后合成一路的光信号与频率等间隔的多频激光进行合路处理； S6：将合路处理后的光信号按照频谱首尾相连方式进行滤波，并将每个滤波的信道在传输路径上分离； S7：对分离输出的光信号进行光电转换输出。 [0016] 本发明的有益效果如下：本发明装置通过激光单元生成单频激光，并对单频激光进行高功率配比的两路功分，两路信号分别通过在空域光学波束形成处理单元和频域光学信道化处理单元进行处理和合路，在空域和频域之间实现了全光信号传递，避免了信号在光电转换和电光转换过程中造成的损耗，消除了微波接口带来的带宽限制，有利于提升处理带宽；装置避免了在光学波束形成处理与光学信道化处理之间使用微波接口，相比于微波接口信号传递的集成化需要进行光芯片+微波芯片+光芯片集成，仅需解决光芯片集成的问题，便于集成。 附图说明 [0017] 图1是本发明的装置架构示意图。 [0018] 图2是本发明的方法流程示意图。 具体实施方式[0019] 在下面的描述中对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0020] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0021] 在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0022] 实施例1本发明的实施例1公开了一种全光信号传递的微波光子空频协同处理装置，如图1所示，装置包括光源单元、空域光学波束形成处理单元以及频域光学信道化处理单元； 所述光源单元包括激光器模块和第一光功分模块；所述激光器模块输出单频激光，所述第一光功分模块根据设定功率配比将所述单频激光分为两路，分别记为上支路和下支路，上支路的激光信号输入至空域光学波束形成处理单元，下支路的激光信号输入至频域光学信道化处理单元； 具体的，上支路的激光信号的功率大于上支路的激光信号的功率； 作为优选的实施例，上下支路输出激光的功率比值为9:1或更高；具体功率比值根据实际情况进行设置，在此不做具体限定； 本实施例中，以上下支路功分的功率比值为9:1为例进行说明，在上支路中输出 90%功率，即180mW，在下支路中输出10%功率，即20mW；激光的频率保持193400GHz不变； 作为优选的实施例，所述激光器模块采用1550nm波段的激光器，输出的激光频率设为193400GHz（该频率为ITU标准波长的C34），输出功率设为200mW。 [0023] 所述空域光学波束形成处理单元包括依次连接的第二光功分模块、载波抑制单边带电光调制模块、光延时网络模块和第一光合路模块；所述第二光功分模块将接收的一路激光信号按照功率均分为若干路； 具体的，上支路的单频激光进入到1分4等分的光功分器中，输出4路单频激光，每路的功率为45mW，频率保持193400GHz； 所述第一光合路模块将均分的4路激光信号进行合路输出； 作为优选的实施例，所述第二光功分模块按照功率均分输出的4路单频激光输入至4通道的所述载波抑制单边带电光调制模块中，与外部输入的4通道射频信号进行调制，调制后向4通道所述光延时网络模块输出若干路单边带的光信号； 所述载波抑制电光调制，在输出的每一路光信号中去除激光载波和一侧的信号边带，仅保留另一侧信号边带；例如，每一路光信号中都仅保留+1阶信号边带。 [0024] 由于采用了载波抑制单边带电光调制，所以输出的4路光信号仍为单频信号，但频率变为（193400+ ）GHz， 为外部输入的射频信号的频率，单位为GHz；所述光延时网络模块对接收的单边带光信号进行延时处理后输出至所述第一光合路模块进行合路输出； 具体的，经过延时处理的4路频率为（193400+ ）GHz的光信号，输入到4合1光合路模块中，合成为1路频率为（193400+ ）GHz的光信号。 [0025] 所述频域光学信道化处理单元包括第二光合路模块、光梳本振模块、并行光滤波及信道分离模块和若干个光电探测模块；作为优选的实施例，所述光梳本振模块对接收的一路单频激光进行调制，产生频率等间隔的多频激光，并输出至所述第二光合路模块； 本实施例中，所述光梳本振模块进行调制输出多频率激光的频率间隔大小与光学信道化处理的信道带宽相同。 [0026] 具体的，下支路中功率为20mW，频率为193400GHz的光信号输入到光梳本振模块中，经过处理之后输出1路含有4个频率的光信号，分别为193400GHz、193401GHz、193402GHz、193403GHz，即每间隔1GHz产生一个单频光信号； 所述光梳本振模块将接收的一路激光信号与所述第一光合路模块合路输出的信号输入所述第二光合路模块进行合路输出； 具体的，1路频率为（193400+ ）GHz的光信号与1路包含193400GHz、193401GHz、 193402GHz、193403GHz共4个频率的光信号进入到2合1光合路模块中，合并为一路包含 193400GHz、193401GHz、193402GHz、193403GHz和（193400+ ）GHz频点的光信号并输出。 [0027] 作为优选的实施例，包含上述频率的光信号输入到4通道并行光滤波及信道分离模块中；具体的，并行滤波模块的滤波通带分别设置为：通道1覆盖[193400GHz ~ 193401GHz）、通道2覆盖[193401GHz 193402GHz）、通道3覆盖[193402GHz 193403GHz）和通~ ~ 道4覆盖[193403GHz 193404GHz）； ~ 因此，上述包含多个频率的光信号中：193400GHz的光信号被分配到通道1中、 193401GHz的光信号被分配到通道2中、193402GHz的光信号被分配到通道3中、193403GHz的光信号被分配到通道4。而（193400+ ）GHz的信号则是根据 的大小被分配到通道1 4的~ 其中某一个。例如， ∈[0,1）GHz时，该信号进入通道1； ∈[1,2）GHz时，该信号进入通道2； ∈[2,3）GHz时，该信号进入通道3； ∈[3,4）GHz时，该信号进入通道4。 [0028] 所述并行光滤波及信道分离模块对所述第二光合路模块合路输出的光信号按照频谱上首尾相连的方式进行滤波，将每个滤波的信道在传输路径上分离，并将分离输出的4路光信号输入至对应的所述光电探测模块进行光电转换。 [0029] 具体的，所述光电探测模块设有4个，4个信道中的光信号分别同时进入到4个光电探测模块中，当某个通道中同时存在（193400+ ）GHz的光信号和193400GHz、193401GHz、193402GHz、193403GHz中的某个频率的光信号时，将会在光学拍频效应的作用下输出中频信号，而没有（193400+ ）GHz光信号的其他通道，将会因为光电探测器无法响应单频直流光信号，而无输出信号； 所述频域光学信道化处理单元的输出接有采集处理模块，采集处理模块的输出连接有所述数字处理模块； 存在中频信号的通道经过对应的采集处理之后，被转换为数字信号，然后完成数字信号处理。 [0030] 实施例2本发明的实施例2公开了一种全光信号传递的微波光子空频协同处理方法，基于上述实施例1所述的装置，如图2所示，具体步骤流程如下： S1：获取一路单频激光进行功分，将所述单频激光分为功率不等的两路激光输出； 具体的，通过1550nm波段的激光器，输出的激光频率设为193400GHz（该频率为ITU标准波长的C34），输出功率设为200mW，获取一路单频激光。 [0031] S2：对高功率的一路单频激光进行功率均分，功分得到4路激光；对低功率的一路单频激光进行调制，得到频率等间隔的多频激光；高功率的一路单频激光的功率与低功率的一路单频激光的功率之间的功率比不低于9:1； 本实施例中，在上支路中输出90%功率，即180mW，激光的频率保持193400GHz不变； 进行4等功分后，输出4路单频激光，每路的功率为45mW，频率保持193400GHz； 本实施例中，在下支路中输出10%功率，即20mW，激光的频率保持193400GHz不变； 经调制后，输出1路含有4个频率的光信号，分别为193400GHz、193401GHz、 193402GHz、193403GHz，即每间隔1GHz产生一个单频光信号。 [0032] S3：对得到的4路激光与外部输入的4通道射频信号进行载波抑制波电光调制，去除了激光载波和一侧的信号边带，输出4路频率为（193400+ ）GHz的单频光信号， 为外部输入的射频信号的频率，单位为GHz。 [0033] S4：对经过载波抑制波电光调制的4路频率为（193400+ ）GHz的光信号进行延时处理，并合成为一路频率为（193400+ ）GHz光信号；S5：将经过延时处理后合成一路的光信号与频率等间隔的多频激光进行合路处理，得到一路包含193400GHz、193401GHz、193402GHz、193403GHz和（193400+ ）GHz频点的光信号； S6：将合路处理后的光信号按照频谱首尾相连方式进行滤波，并将每个滤波的信道在传输路径上分离； S7：对分离输出的光信号进行光电转换输出。 |
||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈