本發明專利技術公開了一種光子微波自干擾信號消除裝置與方法，屬于微波光子技術領域。該裝置采用電光相位調制器實現接收天線接收的有用信號與自干擾信號、以及發射天線引出的對消信號調制到激光器輸出的光載波上，相位調制光載微波信號的左、右邊帶的相位相反，通過光學帶通濾波器濾波獲得右邊帶+光載波和左邊帶+光載波信號，經光電探測器光電轉換后消除自干擾信號。該裝置無需對電光相位調制器進行直流偏置電壓控制，極大簡化了系統結構并增強了系統穩定性，光域內幅度與延時調控的帶寬大、調節精度高，克服了電子技術的帶寬小和調節精度低的限制。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于微波光子
，具體涉及一種光子微波自干擾信號消除裝置與方法。
技術介紹
隨著無線通信業務的廣泛發展，微波頻譜資源變得日益緊張。當前無線通信設備主要采用頻分雙工或時分雙工技術。頻分雙工技術是在同一時刻，系統間發射和接收信號時，分別采用不同的載波頻率進行通信；時分雙工技術是在不同的時刻，采用同一載波頻率分別發射和接收信號。因此，頻分雙工或時分雙工實際上是一個半雙工通信方式，不能有效的提高頻譜資源的利用效率。全雙工技術采用同一頻率實現上、下行鏈路的同時收發，能夠實現頻譜資源利用率及數據吞吐量的倍增，同時有效降低端到端延時、減小無線接入沖突，在移動通信、衛星通信、微波接力通信等方面具有重要應用。然而全雙工技術采用同一頻率進行信號的同時收發的過程中，發射天線的高功率的自干擾信號會淹沒接收天線的有用信號，降低無線通信系統的通信性能。因此，消除高功率自干擾信號對接收信號的影響是全雙工技術實際應用必需解決的關鍵問題。傳統基于電子手段的微波自干擾信號消除技術因受到電磁干擾、帶寬窄等方面的限制難以在高頻、寬帶、高品質場合下使用。基于光子學手段的微波自干擾信號消除技術具有頻率高、帶寬大、抗電磁干擾能力強等優勢，成為微波自干擾信號消除技術研究的熱點。在先技術[1](J.Suarez and P.R.Prucnal,“Instantaneous bandwidth of counter-phase optical interference cancellation for RF communications,”IEEE Microwave Wireless Component Letters,Vol.21,No.9,pp.507-509,Sep.2011.)
中，由接收天線接收的信號(包括有用信號和自干擾信號)、發射端引出的對消信號分別調制到兩個馬赫-曾德電光強度調制器上，通過直流偏置電壓控制兩個馬赫-曾德電光強度調制器工作在斜率相反的偏置正交點，通過調節對消信號支路的信號幅度和延時，經光電探測后干擾信號與對消信號相抵消。該方案需要精確控制兩個馬赫-曾德電光強度調制器的直流偏置工作點以達到兩支路信號的相位相反匹配，使得系統結構復雜、實現難度大。在先技術[2](Qi Zhou,Hanlin Feng,Guy Scott,and Mable P.Fok,“Wideband co-site interference cancellation based on hybrid electrical and optical techniques,”Optics Letters,Vol.39,No.22,pp.6537-6540,Nov.2014)中，采用電吸收調制激光器作為微波光調制轉換單元，采用射頻巴倫轉換器實現對發射端引出對消信號的相位翻轉，從而與由接收天線接收信號中的自干擾信號在光電探測后相抵消。這是一種電學與光學混合的微波自干擾信號消除技術，因射頻巴倫轉換器的使用限制了該方案在高頻段、大帶寬場合下的應用。在先技術[3](Yunhao Zhang,Shilin Xiao,Hanlin Feng,Lu Zhang,Zhao Zhou,and Weisheng Hu,“Self-interference cancellation using dual-drive Mach-Zehnder modulation for in-band full-duplex radio-over-fiber system,”Optics Express,Vol.23,No.26,pp.33205-33213,Dec.2015)中，采用雙驅動馬赫-曾德電光調制器(DD-MZM)作為微波光調制轉換單元，由接收端接收的信號(包括有用信號和自干擾信號)、發射端引出的對消信號分別輸入到DD-MZM的兩個射頻輸入端口，通過直流偏置電壓的調節，使得DD-MZM兩個臂的相位相差為π，通過電學手段對發射端引出對消信號的幅度和延時進行調節，從而使得自干擾信號和對消信號在DD-MZM的兩臂合路處干涉相消。該方案對發射端引出對消信號的延時是通過電學手段進行調節的，調節精度低，容易使自干擾信號消除程度
劣化，同時工作頻段和帶寬受限。
技術實現思路
本專利技術提供一種光子微波自干擾信號消除裝置與方法，有效解決
技術介紹
中直流偏置工作點控制難度大、微波電子器件使用導致的工作頻段和帶寬限制等問題。本專利技術解決上述問題所采用的技術方案是：提供一種光子微波自干擾信號消除裝置與方法。所述光子微波自干擾信號消除裝置包括：第一激光器、第二激光器、第一電光相位調制器、第二電光相位調制器、可調光衰減器、可調光延時線、波分復用器、光學帶通濾波器、光電探測器。上述器件依次由光纖或光波導相連。所述第一激光器、第二激光器輸出的光載波頻率分別為fC1和fC2，分別位于光學帶通濾波器的通帶內的左側和右側，fC1和fC2不同，。所述第一電光相位調制器輸出的光載微波信號的左、右邊帶相位反相，左邊帶被光學帶通濾波器濾除；第二電光相位調制器輸出的光載微波信號的左、右邊帶相位反相，右邊帶被光學帶通濾波器濾除。本專利技術提供一種光子微波自干擾信號消除方法，其特征在于如下步驟：由接收天線接收到的信號r(t)＝s(t)+n(t)(s(t)為有用信號，n(t)為干擾信號)經第一電光相位調制器調制到第一激光器輸出的光載波上。由發射端引出的對消信號n1(t)經第二電光相位調制器調制到第二激光器輸出的光載波上，該光載微波信號經可調光衰減器、可調光延時線傳輸至波分復用器，與第一電光相位調制器輸出的光載微波信號合路進入波分復用器。波分復用器輸出的兩路光載微波信號傳輸至光學帶通濾波器，第一電光相位調制器輸出的光載微波信號的左邊帶被光學帶通濾波器濾除，獲得右邊帶+光
載波信號；第二電光相位調制器輸出的光載微波信號的右邊帶被光學帶通濾波器濾除，獲得左邊帶+光載波信號。右邊帶+光載波信號和左邊帶+光載波信號進入光電探測器進行光電轉換，得到有用信號s(t)、自干擾信號n(t)和對消信號-γn1(t+τ)，其中γ和τ分別為可調光衰減器的幅度改變量和可調光延時線的延時改變量，負號是由于左邊帶+光載波信號經光電探測得到的微波信號與右邊帶+光載波信號經光電探測得到的微波信號的相位相反所致。通過調節可調光衰減器的幅度改變量和可調光延時線的延時改變量，使自干擾信號n(t)和對消信號-γn1(t+τ)的幅值相同且時間對齊，進而使得自干擾信號和對消信號在光電轉換后相抵消，有效提取出有用信號s(t)。本專利技術的有益效果是：(1)本專利技術光子微波自干擾信號消除裝置與方法，采用電光相位調制器實現微波信號調制到光載波上，基于相位調制光載微波信號的左、右邊帶相位反相特性來消除自干擾信號，無需直流偏置電壓的控制，極大簡化了系統結構，并增強了系統的穩定性。(2)本專利技術光子微波自干擾信號消除裝置與方法，采用可調光衰減器和可調光延時線在光域內調節對消信號的幅度和延時，使得光電探測后對消信號與自干擾信號的幅值相同且時間對齊，實現自干擾信號的消除。光域內幅度與延時調控的工作帶寬大、調節精度高，克服了電子技術的帶寬小、調節精度低的限制。(3)本專利技術本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種光子微波自干擾信號消除裝置，其特征在于，所述裝置包括：第一激光器(1)、第二激光器(2)、第一電光相位調制器(3)、第二電光相位調制器(4)、可調光衰減器(5)、可調光延時線(6)、波分復用器(7)、光學帶通濾波器(8)、光電探測器(9)，各部分依次由光纖或光波導相連；所述第一激光器(1)、第二激光器(2)輸出的光載波頻率分別為fC1和fC2，位于光學帶通濾波器(8)的通帶內的左側和右側，fC1和fC2不同；所述第一電光相位調制器(3)輸出的光載微波信號的左、右邊帶相位反相，左邊帶被光學帶通濾波器(8)濾除；第二電光相位調制器(4)輸出的光載微波信號的左、右邊帶相位反相，右邊帶被光學帶通濾波器(8)濾除。
【技術特征摘要】
1.一種光子微波自干擾信號消除裝置，其特征在于，所述裝置包括：第一激光器(1)、第二激光器(2)、第一電光相位調制器(3)、第二電光相位調制器(4)、可調光衰減器(5)、可調光延時線(6)、波分復用器(7)、光學帶通濾波器(8)、光電探測器(9)，各部分依次由光纖或光波導相連；所述第一激光器(1)、第二激光器(2)輸出的光載波頻率分別為fC1和fC2，位于光學帶通濾波器(8)的通帶內的左側和右側，fC1和fC2不同；所述第一電光相位調制器(3)輸出的光載微波信號的左、右邊帶相位反相，左邊帶被光學帶通濾波器(8)濾除；第二電光相位調制器(4)輸出的光載微波信號的左、右邊帶相位反相，右邊帶被光學帶通濾波器(8)濾除。2.權利要求1所述的光子微波自干擾信號消除裝置消除自干擾信號的方法，其特征在于如下步驟：由接收天線接收的信號r(t)＝s(t)+n(t)(s(t)為有用信號，n(t)為自干擾信號)經第一電光相位調制器(3)調制到第一激光器(1)輸出的光載波上。由發射端引出的對消信號n1(t)經第二電光相位調制器(4)調制到第二激光器(2)輸出的光載波上，該光載微波...
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓秀友，邵宇辰，霍泊帆，馬亮，谷一英，趙明山，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：遼寧;21
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