引用本文:

姚佳彤,李白宇,韩达明,等:基于锁相双光梳的多通道下变频技术[J]. 光通信技术,2019,43(4):46-49.

基于锁相双光梳的多通道下变频技术

姚佳彤1,李白宇1,韩达明1,魏 伟2*,董 毅1,2

(1.上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200240;2.北京理工大学 光电学院,北京 100081)

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摘要:为实现稳定的宽带下变频,提出一种基于锁相双光梳的多通道宽带下变频方案,实现了将0~11.3GHz内的射频信号分割为5个通道并下变频为频率低于1.2GHz的中频信号。各通道频响平坦均衡,下变频信号最大功率偏差约为1.5dB。光锁相技术保障了下变频通道划分的稳定性,且降低了系统噪声。下变频后的信号在1kHz处相位噪声优于-75dBc/Hz。

关键词:下变频;双光梳;光锁相环

中图分类号:TN253 文献标志码:文章编号:1002-5561(2019)04-0046-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.04.010

0 引言
      随着通信技术的发展,无论是生活中常用的通信导航识别技术,还是现代电子战争中雷达侦察技术,所需处理的信号带宽都在不断增加,载波的频率也在不断提升,而现有方法能处理的信息带宽却十分有限[1]。因此,将高频射频信号(几十吉赫)进行下变频从而转换为频率较低的中频信号是非常必要的。传统电子技术利用模拟电子器件进行下变频,该方法存在器件体积庞大、带宽范围有限、高损耗和无法应对强干扰的电磁环境等问题[2],因此已经难以满足日益发展的射频系统的要求。随着光子技术的不断发展,微波光子学成为人们研究的热点,其充分利用光子技术低损耗、尺寸小、宽带和抗干扰等优势来突破微波工程中遇到的电子瓶颈,从而实现采用传统电子技术无法实现的功能[3]。许多新颖的微波光子方法被用于射频信号的下变频[4]。然而,大多数方法只能达到窄带下变频,难以满足宽带射频通信系统的要求[5-8]。利用光频率梳技术可以实现宽带下变频[9-12],不过其对光梳频率的稳定性有着极高的要求。
      本文提出一种基于锁相双梳状结构的下变频方案,射频信号通过调制器调制到信号光频率梳上,然后利用本地光频梳对宽带射频信号进行下变频。加入外差锁相技术以降低由分离光纤链路和激光器所引入的噪声[13,14],同时通过光锁相技术确保第一支光梳齿对的频差稳定在固定频率,使通道划分的起始位置恒定,从而保障系统通道划分的稳定性。

5 结束语
      本文提出了基于锁相双光梳的多通道下变频方案。实验演示了0~11.3GHz范围内射频信号以5通道的模式下变频为频率低于1.2GHz的中频信号。通过应用光锁相技术确保了通道划分的稳定性,同时在400kHz环路带宽内明显抑制了500MHz拍频谱的相位噪声。下变频后的中频信号在1kHz处相位噪声优于-75dBc/Hz,具有很好的稳定性。此外,下变频通带响应平坦,最大功率偏差约为1.5dBm,保证了对宽带信号完整无失真的下变频操作。