一种双波段微波光子信道化接收方法

本发明涉及光通信和微波，主要涉及相干光通信、光载射频通信和微波光子信道化技术。

背景技术：

1、随着信息技术的迅速发展，要求未来宽带无线通信往高频率，多波段、大带宽发展。信道化接收技术在频域对接收信号进行信道分割和下变频到中频接收具有潜在的高频和大宽带优势。

2、传统的模拟信道化接收方法由微波器件组成，在高频波段损耗大。数字信道化接收方法使用数字信号处理芯片dsp、可编程逻器件fpga等集成芯片设计数字滤波器阵列对接收宽带信号进行信道分割和输出切换。然而，利用数字信号处理dsp对接收信号进行信道化分，对高速率采样模块、高存储内存和高速处理芯片提出了巨大挑战。

3、微波光子具有大带宽、抗电磁干扰、低损耗等优点，将接收信号转化到光域进行处理，然后在转换到电域，可以解决电子器件瓶颈问题。微波光子信道化接收方法在光域对接收信号进行信道划分并光下变频到中频供数据采集模块adc采集。目前，微波光子信道化接收方法主要分为三类，分别是基于光滤波器组、基于单光梳和周期光滤波和基于双相干光梳。而对于光滤波器组信道化接收方法，信道化的性能跟滤光器的滤波性能密切相关；基于单光梳和周期滤波，只能实现测频功能而对于宽带信号接收目前很少发表；目前最常用的方法是基于双相干光梳，而双光梳需要产生间距大的信号光梳，大间距的光梳产生困难。除此之外，据目前查阅文献，这几类方法所知的方案都不适合分布式部署集中处理(c-rna)网络结构。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中所存在的问题，本发明提出了一种双波段微波光子信道化接收方法。该方法有四大优点：第一该方法结合光载射频(rof)技术，适合c-rna网络架构可应用在未来宽带无线通信前传网络；第二该方法可以同时对两个波段(30ghz和60ghz)的宽带信号接收，且对于60ghz的宽带信号接收变频的电本振频率只需为所需频率一半；第三该方法只需产生本振光梳，信号路通过光功分器进行多信道复制，接收端通过相干选择进行信道划分，避免大梳距的光频梳产生；第四该方法通过使用改良镜像抑制方法，能够实现所需信道划分数目减半。因此，在未来大容量高频段多波段通信、雷达系统中，该方法具有巨大的应用价值。

2、本发明所采用的技术方案是：所述方案链路包括第一激光器ld1、第二激光器ld2、双平行马赫增德尔调制器dp-mzm、第一90°电耦合器、第二90°电耦合器、单模光纤smf、第一光耦合器oc1、第二光耦合器oc2、第一偏振控制器pc1、第二偏振控制器pc2、马赫曾德尔调制器mzm、布拉格光栅fbg、90°光耦合器qoh、平衡探测器bpd、模数转换器adc；其中dp-mzm内部共集成三个马赫增德尔调制器mzm，其中两个子调制器mzma、mzmb内嵌在主调制器中；其装置图原理图如说明书附录图1(a)所示。其特征在于，第一激光器ld1输出的连续光载波进入到dp-mzm；接收第一波段宽带无线信号rf1注入到第一90°电耦合器后加载到dp-mzm的子调制器mzma的两个射频输入端口，第二波段宽带无线信号rf2注入到第二90°电耦合器分为两路注入到dp-mzm的子调制器mzmb的两个射频输入端口，调整直流偏置电压，使mzma工作在正交点qtp，mzmb工作在正交点qtp，主调制器工作在正交点qtp，产生单边带信号；随后经dp-mzm调制输出的光单边带信号通过smf传输到中心站，使用第一光耦合器oc1对光单边带信号进行复制；第二激光器ld2输出的连续光载波注入到马赫曾德尔调制器mzm调制后通过光耦合器功分后，用布拉格光栅fbg滤出梳线对接收宽带信号进行信道划分；然后，通过调节第一偏振控制器pc1和第二偏振控制器pc2使经复制产生的光单边带信号和经布拉格光栅fbg滤出的梳线偏振态对齐，并对这两路光信号实施相干检测；经相干检测产生的光电流送入adc单元进行模数转换转化为数字信号；在数字域对各子信道进行镜像抑制和激光器相位噪声消除算法后，再对子信道进行耦合拼接成接收的宽带信号。

3、假设传输的宽带信号分为n个子信道，那该方案一共可传输2n个子信道；那就需要用光耦合器oc对光单边带信号进行复制n份；其次，用光耦合器oc对光梳本振复制成2份后，再使用不同中心频率、小信道间隔为δlo的光栅滤波器fbg组对其进行滤波分为n+1个子信道。在每个子信道中，光单边信号和经布拉格光栅fbg组滤出的梳线实施相干检测，对接收的宽带无线信号实现信道划分和下变频。本方法利用相对简单的相干检测架构和dsp理算法实现两个不同波段的宽带信号接收，其算法复杂度，降低系统成本。

4、本发明在工作时包括以下步骤：

5、(1)第一激光器ld1发出波长为λ1的光载波注入到dp-mzm调制器中。

6、(2)第一波段宽带无线信号rf1注入到第一90°电耦合器后加载到dp-mzm

7、子调制器mzma的射频输入端口，第二波段无线宽带电信号rf2注入到第二90°电耦合器后分别加载到dp-mzm的子调制器mzmb的两个射频输入端口。调节dp-mzm的直流偏置电压，使得mzma工作在正交点qtp，

8、mzmb工作在正交点qtp，主调制器工作在正交点qtp。

9、(3)经dp-mzm调制器调制输出的已调光信号通过单模光纤smf传输到接收端。

10、(4)在中心站，第二激光器ld2发射波长为λ2的光载波注入到马赫曾德尔调制器mzm实现强度调制作为光本振信号，偏压点为qtp；经强度调制后，光梳本振信号通过光耦合器oc分为两路信号；每路信号注入到不同中心频率的布拉格光栅fbg滤出想要的梳线。

11、(5)其次，在中心站，用光耦合器oc对经单模光纤smf传输后的已调光信号进行复制。复制后产生的已调光信号和经布拉格光栅fbg滤出的梳线送入到相干接收机实施相干检测和光下变频。

12、(6)经相干检测生成的光电流用低通滤波后，用模数转换器adc进行采样转换为数字信号。

13、(7)在dsp处理模块，第一步消除镜像抑制，第二步消除激光器的频差和相位噪声，第三步对宽带信号的子信道进行耦合拼接为接收宽带信号。

14、本发明提出了一种双波段微波光子信道化接收方法，该方法通过对dp-mzm调制器注入2路不同频率的宽带无线毫米波信号进行调制，用光耦合器oc对调制信号进行复制，在中心站用一个光梳本振信号对这两个宽带信号进行信道化接收。该方法降低了系统光电探测器pd和模数转换器adc的带宽；另外，适合多频段应用场景，提高了系统频谱覆盖范围。其结构简单，易于集成，易于结合波分复用无源光网络wdm-pon实现大容量多频段覆盖的通信系统设计。

15、本方案架构可以在保证系统简单的前提下，可以通过偏振复用来提高谱效率，且dsp算法简单，具有经济效应。其次，由于其适合c-rna网络架构，适合大规模部署。另外，由于采用数字域耦合拼接输出，可以对任意子信道进行任意耦合拼接输出。

16、由于该方案使用独立本振，易跟波分复用无源光网络wdm-pon结合，因此系统可重构性强。