CN113507327A - 光子辅助的通信感知一体化装置 - Google Patents

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CN113507327A CN202111058686.6A CN202111058686A CN113507327A CN 113507327 A CN113507327 A CN 113507327A CN 202111058686 A CN202111058686 A CN 202111058686A CN 113507327 A CN113507327 A CN 113507327A
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Abstract

本发明提供一种光子辅助的通信感知一体化装置，包括：激光器、电信号发生器、电光调制器、光电探测器和天线；激光器的输出端与电光调制器的第一输入端连接；电信号发生器的第一输出端与电光调制器的第二输入端连接；电信号发生器的第二输出端与电光调制器的第三输入端连接；电信号发生器用于生成第一啁啾信号和第二啁啾信号，并利用基带通信信号对第一啁啾信号进行编码，生成第一编码啁啾信号；电光调制器的输出端与光电探测器的输入端连接；光电探测器的输出端与天线的输入端连接。本发明通过同时产生应用于无线通信和雷达***的两路信号，实现光载无线通信和光子雷达发射***的无缝融合，简化了***的结构。

Description

光子辅助的通信感知一体化装置
技术领域
本发明涉及光载无线通信与光子雷达探测一体化领域，尤其涉及一种光子辅助的通信感知一体化装置。
背景技术
随着无线通信技术、雷达探测技术以及人工智能等技术的飞速发展，智能驾驶的商业化应用逐渐成为了可能。由于雷达探测***和无线通信***在频率范围和收发机结构等方面具有很多的共同之处，将复杂的雷达探测***与无线通信***进行无缝融合，可以简化***的复杂性和冗余，减少空间和软硬件资源的浪费，并避免两***间的电磁干扰。
现有的光子辅助通信感知一体化装置由三个模块组成，第一模块用于产生通信信号，第二模块用于产生相位编码或啁啾雷达信号，第三模块将这两路信号合并在一起发射出去，这导致***结构复杂、融合不彻底。
发明内容
本发明提供一种光子辅助的通信感知一体化装置，用以解决现有技术中***结构复杂、融合不彻底的缺陷，实现***结构简单的通信感知一体化装置。
本发明提供一种光子辅助的通信感知一体化装置，包括：激光器、电信号发生器、电光调制器、光电探测器和天线；
所述激光器的输出端与所述电光调制器的第一输入端连接；所述激光器用于产生连续光载波；
所述电信号发生器的第一输出端与所述电光调制器的第二输入端连接；所述电信号发生器的第二输出端与所述电光调制器的第三输入端连接；所述电信号发生器用于生成第一啁啾信号和第二啁啾信号，并利用基带通信信号对所述第一啁啾信号进行编码，生成第一编码啁啾信号；
所述电光调制器的输出端与所述光电探测器的输入端连接；所述电光调制器用于利用所述第一编码啁啾信号和所述第二啁啾信号对所述连续光载波进行电光调制；
所述光电探测器的输出端与所述天线的输入端连接；所述光电探测器用于对所述电光调制器输出的光信号进行光电转换；
所述天线用于将所述光电探测器产生的射频信号辐射出去。
可选地，所述电光调制器包括第一子调制器和第二子调制器；
所述第一子调制器用于利用所述第一编码啁啾信号对所述连续光载波进行电光调制；
所述第二子调制器用于利用所述第二啁啾信号对所述连续光载波进行电光调制。
可选地，还包括直流电源；
所述直流电源用于给所述电光调制器供电；通过调节所述直流电源使所述电光调制器工作在最小偏置点。
可选地，对所述电光调制器输出的光信号进行光电转换，包括：
进行外差拍频对所述基带通信信号进行上变频；
进行外差拍频对所述第二啁啾信号进行倍频。
可选地，经过上变频后的基带通信信号的中心频率为（f 1 +f 4 ），其中，所述第一啁啾信号和所述第二啁啾信号具有相反的调频斜率和相同的时宽，f 1 为所述第一啁啾信号在t等于0或t等于T时的瞬时频率，f 4 为所述第二啁啾信号在t等于0或t等于T时的瞬时频率，T为所述第一啁啾信号的时宽，t为时间。
可选地，基带通信信号的带宽、第一啁啾信号的频率和第二啁啾信号的频率之间的关系如下：
Figure 477563DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure 669510DEST_PATH_IMAGE002
为基带通信信号的带宽；
Figure 15041DEST_PATH_IMAGE003
为基带通信信号的脉冲成形滤波器的滚降 因子，
Figure 149088DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 947280DEST_PATH_IMAGE005
为所述第一啁啾信号在t等于T/2时的瞬时频率，
Figure 942917DEST_PATH_IMAGE006
为所述第二啁啾信 号在t等于T/2时的瞬时频率。
可选地，经过倍频后的第二啁啾信号的带宽为2*B，其中，B为所述第二啁啾信号的带宽。
可选地，还包括光滤波器；
所述电光调制器的输出端通过所述光滤波器与所述光电探测器的输入端连接；
所述光滤波器用于对所述电光调制器输出的光信号进行滤波处理。
可选地，还包括功率放大器；
所述光电探测器的输出端通过所述功率放大器与所述天线的输入端连接；
所述功率放大器用于对所述光电探测器产生的射频信号进行功率放大。
可选地，所述激光器为单波长激光器或者多波长激光器。
本发明提供的光子辅助的通信感知一体化装置，通过同时产生应用于无线通信和雷达***的两路信号，实现光载无线通信和光子雷达发射***的无缝融合，简化了***的结构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的光子辅助的通信感知一体化装置的结构示意图之一；
图2是双啁啾信号的时频特性图；
图3是本发明实施例提供的单激光双驱马赫曾德尔调制器输出的光谱图；
图4是本发明实施例提供的光电探测产生的射频信号的频谱图；
图5是本发明实施例提供的光子辅助的通信感知一体化装置的结构示意图之二；
图6是本发明实施例提供的双波长激光双驱马赫曾德尔调制器输出的光谱图；
图7是本发明实施例提供的光电探测产生的通信信号误码率与接收光功率以及星座图之间的关系图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。
本申请实施例中术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”所区别的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。
图1是本发明实施例提供的光子辅助的通信感知一体化装置的结构示意图之一；如图1所示，本发明实施例提供的通信感知一体化装置包括：激光器、电信号发生器、电光调制器、光电探测器和天线；
所述激光器的输出端与所述电光调制器的第一输入端连接；所述激光器用于产生连续光载波；
所述电信号发生器的第一输出端与所述电光调制器的第二输入端连接；所述电信号发生器的第二输出端与所述电光调制器的第三输入端连接；所述电信号发生器用于生成第一啁啾信号和第二啁啾信号，并利用基带通信信号对所述第一啁啾信号进行编码，生成第一编码啁啾信号；
所述电光调制器的输出端与所述光电探测器的输入端连接；所述电光调制器用于利用所述第一编码啁啾信号和所述第二啁啾信号对所述连续光载波进行电光调制；
所述光电探测器的输出端与所述天线的输入端连接；所述光电探测器用于对所述电光调制器输出的光信号进行光电转换；
所述天线用于将所述光电探测器产生的射频信号辐射出去。
具体来说，激光器产生连续光载波，该连续光载波的电场可以表示为
Figure 893687DEST_PATH_IMAGE007
，其中，A为光载波幅度，fc为光载波频率。激光器产生的连续光载波被耦合到 电光调制器中。
可选地，所述激光器为单波长激光器或者多波长激光器。单波长激光器为产生一个连续光载波的激光器，多波长激光器优选为双波长激光器，双波长激光器为能够产生两个具有一定频差的连续光载波的激光器。下面先以单波长激光器为例说明。
啁啾信号优选为双啁啾信号，双啁啾信号能克服现有技术中单啁啾信号带来的距离-多普勒耦合效应，提高雷达探测的精准度。
电信号发生器生成第一双啁啾信号和第二双啁啾信号，但是对于电信号发生器生成第一双啁啾信号和第二双啁啾信号的方式不做具体限定。
将第一双啁啾信号记为
Figure 683788DEST_PATH_IMAGE008
，将第二双啁啾信号记为
Figure 234855DEST_PATH_IMAGE009
，将基带通信信 号记为S(t)，经基带通信信号进行编码生成的第一编码双啁啾信号的表达式如下：
Figure 17873DEST_PATH_IMAGE010
Figure 337995DEST_PATH_IMAGE008
与
Figure 298998DEST_PATH_IMAGE009
具有相反的调频斜率和相同的时宽，图2为双啁啾信号的时频 特性图；如图2所示，
Figure 822515DEST_PATH_IMAGE008
与
Figure 159955DEST_PATH_IMAGE008
的表达式如下：
Figure 115010DEST_PATH_IMAGE011
Figure 246915DEST_PATH_IMAGE012
其中，
Figure 772574DEST_PATH_IMAGE013
为
Figure 133279DEST_PATH_IMAGE008
的幅度，
Figure 427994DEST_PATH_IMAGE014
为
Figure 730800DEST_PATH_IMAGE009
的幅度，
Figure 551662DEST_PATH_IMAGE015
为t等于0或t等于T时
Figure 230905DEST_PATH_IMAGE008
的瞬时频率，
Figure 380127DEST_PATH_IMAGE016
为t等于T/2时
Figure 870145DEST_PATH_IMAGE008
的瞬时频率；
Figure 839238DEST_PATH_IMAGE017
为t等于0或t等于T时
Figure 56593DEST_PATH_IMAGE009
的瞬时频率，
Figure 575168DEST_PATH_IMAGE018
为t等于T/2时
Figure 219776DEST_PATH_IMAGE009
的瞬时频率；T代表双啁啾信号的时宽，
Figure 676165DEST_PATH_IMAGE019
代表双啁啾信号的带宽，k为啁啾率，t为时间。
电信号发生器将第一编码双啁啾信号与第二双啁啾信号输入电光调制器中，电光调制器将第一编码双啁啾信号和第二双啁啾信号调制到光载波上，使光参量随电参量的改变而改变，输入电信号对光场的幅度、频率和相位等参数均可进行调制。
在小信号调制情况下，电光调制器输出的光场E的表达式如下：
Figure 447943DEST_PATH_IMAGE020
式中，
Figure 571757DEST_PATH_IMAGE021
为电光调制中子调制器的调制因子，
Figure 902113DEST_PATH_IMAGE021
的表达式如下：
Figure 111377DEST_PATH_IMAGE022
其中，
Figure 670534DEST_PATH_IMAGE023
是电光调制器的半波电压。
将电光调制器输出的光信号输入光电探测器中进行光电转换，在光电探测器进行光电转换产生的射频信号的电场I的表达式如下：
Figure 134008DEST_PATH_IMAGE024
其中，conj(E)为E的共轭复数。
再将光电探测器进行光电转换产生的射频信号输入天线中，由于天线的带宽限制，直流分量以及其他超出天线带宽的频率分量被滤除，天线将光电探测器产生的射频信号经滤波后辐射出去。
本发明提供的光子辅助的通信感知一体化装置，通过同时产生应用于无线通信和雷达***的两路信号，实现光载无线通信和光子雷达发射***的无缝融合，简化了***的结构。
可选地，所述电光调制器包括第一子调制器和第二子调制器；
所述第一子调制器用于利用所述第一编码啁啾信号对所述连续光载波进行电光调制；
所述第二子调制器用于利用所述第二啁啾信号对所述连续光载波进行电光调制。
具体来说，本申请的电光调制器具有两个子调制器，第一子调制器用于利用第一编码双啁啾信号对连续光载波进行电光调制，第二子调制器用于利用第二双啁啾信号对连续光载波进行电光调制。
电光调制器可以为双驱马赫曾德尔调制器（Dual-Drive Mach-ZehnderModulator, DMZM）或者双平行马赫曾德尔调制器（Dual-parallel Mach-ZehnderModulator, DPMZM），下面以DMZM为例进行说明。
本发明提供的光子辅助的通信感知一体化装置，通过同时产生应用于无线通信和雷达***的两路信号，实现光载无线通信和光子雷达发射***的无缝融合，简化了***的结构；利用电光调制器的两个子调制器分别进行两路调制，节约了装置的空间，降低了***的复杂性和成本，提升了***的稳定性。
可选地，还包括直流电源；
所述直流电源用于给所述电光调制器供电；通过调节所述直流电源使所述电光调制器工作在最小偏置点。
具体来说，电信号发生器分别将
Figure 385998DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 82558DEST_PATH_IMAGE009
分别加载到DMZM的第一子调 制器和第二子调制器的射频输入端口，以将两路电信号同时调制到激光器产生的光载波 上，并调节直流电源的输出电压使得DMZM工作在最小偏置点，最小偏置点也就是光载波所 经过电光调制器中的两个子调制器所引入的相位差为π。
图3是本发明实施例提供的单激光双驱马赫曾德尔调制器输出的光谱图，图3中所 示频率值为相对于光载波的频率。在图3中，DMZM上加载的两个双啁啾信号的带宽
Figure 429095DEST_PATH_IMAGE026
等 于2GHz，
Figure 261922DEST_PATH_IMAGE027
等于2GHz,
Figure 684813DEST_PATH_IMAGE028
等于14GHz，基带通信信号的带宽
Figure 353823DEST_PATH_IMAGE029
等于1.5GHz。从电光调制器 输出的光场E的表达式和图3可以看到，DMZM采用最小偏置点调制可实现对光载波的抑制， 从而降低了进入光电探测器中的无用光功率，进而可提升光电探测器的接收灵敏度。
本发明提供的光子辅助的通信感知一体化装置，通过同时产生应用于雷达***和无线通信的两路信号，实现光载无线通信和光子雷达发射***的无缝融合，简化了***的结构；通过调节直流电源使电光调制器工作在最小偏置点，可实现对光载波的抑制，从而降低了进入光电探测器中的无用光功率，进而可提升光电探测器的接收灵敏度。
可选地，对所述电光调制器输出的光信号进行光电转换，包括：
进行外差拍频对所述基带通信信号进行上变频；
进行外差拍频对所述第二啁啾信号进行倍频。
具体来说，光电探测器对电光调制器输出的光信号进行光电转换的过程包括通过外差拍频对基带通信信号进行上变频和对第二双啁啾信号进行倍频的过程。
天线辐射出的信号经过无线信道进行传输，上变频后的基带通信信号I commu 被用户终端接收实现下行通信；同时，倍频后的第二双啁啾信号I sensing 在到达被探测目标后被反射产生回波信号，以获得被探测目标的距离、速度等感知信息。
本发明提供的光子辅助的通信感知一体化装置，通过同时产生应用于雷达***和无线通信的两路信号，实现光载无线通信和光子雷达发射***的无缝融合，简化了***的结构；通过外差拍频对基带通信信号进行上变频，可用于无线通信；基带通信信号不局限于通断键控(On-Off Keying, OOK)、幅移键控(amplitude shift keying, ASK)等低阶调制格式，且不受雷达信号影响，从而可确保较高的无线通信速率和***灵敏度；通过光子倍频使得感知信号的载频和带宽翻倍，有效地提升了雷达探测的速度分辨率和距离分辨率，并能够降低信号被截获的概率和对其它电磁频段的干扰。
可选地，经过上变频后的基带通信信号的中心频率为（f 1 +f 4 ），其中，所述第一啁啾信号和所述第二啁啾信号具有相反的调频斜率和相同的时宽，f 1 为所述第一啁啾信号在t等于0或t等于T时的瞬时频率，f 4 为所述第二啁啾信号在t等于0或t等于T时的瞬时频率，T为所述第一啁啾信号的时宽，t为时间。
具体来说，在电场I的表达式中，第三项为基带通信信号上变频后的电场，将其记为 I 2并整理后得I 2表达式如下：
Figure 254782DEST_PATH_IMAGE030
由I 2的表达式可以看到，基带通信信号的中心频率被上变频至
Figure 207695DEST_PATH_IMAGE031
和
Figure 50755DEST_PATH_IMAGE032
；其中，中心频率为
Figure 190749DEST_PATH_IMAGE031
的信号可用于无线通信，实现用户信息的下行传输。
由于具有较高的载频，且基带通信信号的格式不局限于OOK、ASK等低阶调制格式，也不受雷达信号影响，例如：相位敏感的四电平脉冲幅度调制(4 Pulse AmplitudeModulation, PAM4)，所以信息的下行速率可以得到保证。
根据E、I和I 2的表达式和图3中给定参数，光电探测器产生的射频信号的频谱如图 4所示。从图4中可以看出，上变频后的基带通信信号I commu 的中心频率
Figure 160979DEST_PATH_IMAGE031
为16GHz。
根据IEEE 521-2002标准，Ku波频率范围为12-18GHz，是卫星通信的常用波段；K波段频率范围为18-27GHz，被广泛应用于雷达通信。一方面，在图4给定频率的约束下，上变频后的信号的中心频率为16GHz，位于Ku波段范围内，因此可用于卫星通信；另一方面，通过设定不同的频率，***可以工作在不同应用类型的频段，从而实现***的灵活应用。
本发明提供的光子辅助的通信感知一体化装置，通过同时产生应用于无线通信和雷达***的两路信号，实现光载无线通信和光子雷达发射***的无缝融合，简化了***的结构；通过外差拍频对基带通信信号进行上变频，可用于无线通信，确保较高的无线通信速率和***灵敏度。
可选地，基带通信信号的带宽、第一啁啾信号的频率和第二啁啾信号的频率之间的关系表达式如下：
Figure 719131DEST_PATH_IMAGE033
式中，
Figure 218245DEST_PATH_IMAGE034
为基带通信信号的带宽；
Figure 111115DEST_PATH_IMAGE035
为基带通信信号的脉冲成形滤波器的滚降 因子，
Figure 603145DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure 530650DEST_PATH_IMAGE037
为所述第一啁啾信号在t等于T/2时的瞬时频率，
Figure 466245DEST_PATH_IMAGE038
为所述第二啁啾信 号在t等于T/2时的瞬时频率。
具体来说，基带通信信号的带宽
Figure 331564DEST_PATH_IMAGE034
与第一双啁啾信号的
Figure 378017DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 160028DEST_PATH_IMAGE037
及第二双啁啾 信号的
Figure 250213DEST_PATH_IMAGE038
和
Figure 117675DEST_PATH_IMAGE040
之间应该相互限制，以防止射频信号I中其它频率成分与倍频后的第二双啁 啾信号I sensing 和上变频后的基带通信信号I commu 发生频谱混叠，以及I sensing 与I commu 之间发生 频谱混叠。
本发明提供的光子辅助的通信感知一体化装置，通过同时产生应用于无线通信和雷达***的两路信号，实现光载无线通信和光子雷达发射***的无缝融合，简化了***的结构；对基带通信信号的带宽和双啁啾信号的频率进行限制，防止发生频谱混叠。
可选地，经过倍频后的第二啁啾信号的带宽为2*B，其中，B为所述第二啁啾信号的带宽。
具体来说，电场I的表达式中第二项体现为LFM2(t)倍频后得到的新的啁啾信号的电场，将其记为I 1并展开得到I 1的表达式如下：
Figure 967819DEST_PATH_IMAGE041
由I 1的表达式可以看到，产生的倍频啁啾信号仍然是一个双啁啾信号，双啁啾信 号在相同的脉冲时间段内包含带宽相同的上啁啾波形和下啁啾波形，能消除单啁啾信号在 测量高速物体时产生的距离-多普勒耦合效应；且生成的倍频双啁啾信号的载频和带宽（
Figure 89490DEST_PATH_IMAGE042
）是第二啁啾信号LFM2(t)载频和带宽（
Figure 366887DEST_PATH_IMAGE043
）的两倍。
由于倍频后的双啁啾信号中心频率和带宽是LFM2(t)的两倍，从而提高了探测的速度分辨率和距离分辨率；另外，由于倍频后的双啁啾信号带宽增大，能量分散于较大带宽中，当作用距离或覆盖范围保持一定时，所需的发射信号功率谱密度减小，能够降低信号被截获的概率和对其它电磁频段的干扰。
从图4中可以看出，倍频后的第二啁啾信号I sensing 的频率分布在24-28GHz范围内，而车载雷达相关应用的频率范围在24.25-26.65GHz。因此，倍频后的啁啾信号可应用于车载雷达等相关应用。
本发明提供的光子辅助的通信感知一体化装置，通过同时产生应用于雷达***和无线通信的两路信号，实现光载无线通信和光子雷达发射***的无缝融合，简化了***的结构；通过光子倍频使得感知信号的载频和带宽翻倍，有效地提升了雷达探测的速度分辨率和距离分辨率，并能够降低信号被截获的概率和对其它电磁频段的干扰。
可选地，还包括光滤波器；
所述电光调制器的输出端通过所述光滤波器与所述光电探测器的输入端连接；
所述光滤波器用于对所述电光调制器输出的光信号进行滤波处理。
具体来说，图5是本发明实施例提供的通信感知一体化装置的结构示意图之二，如图5所示，本发明实施例提供的通信感知一体化装置还包括光滤波器。
电光调制器输出的光信号经光滤波器滤波后再输入光电探测器中进行光电转换。
激光器为单波长激光器时，光滤波器对DMZM输出的光信号仅滤除光信号带外噪声，不抑制DMZM产生的光边带。
激光器为双波长激光器时，光滤波器对DMZM输出的光信号进行滤波处理，滤出第一边带、第二边带以及第三边带。利用双波长激光器，可以将基带通信信号上变频至更高的频率，同时将第二啁啾信号倍频至更高的频率。
本发明提供的光子辅助的通信感知一体化装置，通过同时产生应用于无线通信和雷达***的两路信号，实现光载无线通信和光子雷达发射***的无缝融合，简化了***的结构；利用光滤波器对电光调制器输出的光信号进行滤波，可以滤除带外噪声，还可以滤出所需光边带。
可选地，还包括功率放大器；
所述光电探测器的输出端通过所述功率放大器与所述天线的输入端连接；
所述功率放大器用于对所述光电探测器产生的射频信号进行功率放大。
具体来说，图5是本发明实施例提供的通信感知一体化装置的结构示意图之二，如图5所示，本发明实施例提供的通信感知一体化装置还包括功率放大器。
对于光电探测器输出的射频信号的功率不够大时，可以在光电探测器后再接一个功率放大器，将光电探测器输出的射频信号经功率放大器进行功率放大后再输入天线中辐射出去。
本发明提供的光子辅助的通信感知一体化装置，通过同时产生应用于无线通信和雷达***的两路信号，实现光载无线通信和光子雷达发射***的无缝融合，简化了***的结构；利用功率放大器用于对光电探测器产生的射频信号进行功率放大，提升无线传输距离。
图6是本发明实施例提供的双波长激光双驱马赫曾德尔调制器输出的光谱图，将两个激光器的频差设置为50GHz，其它参数保持与图3中的参数一致，得到如图6所示的光谱图。从图3和图6中可以看出，相较于采用单激光的实施例，采用双波长激光的实施例所产生的无线通信信号和感知信号可具有更高的频率以及更灵活的频率可调谐性。
图7是本发明实施例提供的光电探测产生的通信信号误码率（Bit error rate,BER）与接收光功率（Received optical power, ROP）以及星座图之间的关系图，所用基带通信数据格式为相位敏感的PAM4。从图7中可以看出，通信***具有良好的接收灵敏度。
本发明提供的光子辅助的通信感知一体化装置，通过同时产生应用于雷达***和无线通信的两路信号，实现光载无线通信和光子雷达发射***的无缝融合，简化了***的结构；利用双波长激光器产生具有更高的频率以及更灵活的频率可调谐性的无线通信信号和感知信号。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种光子辅助的通信感知一体化装置，其特征在于，包括：激光器、电信号发生器、电光调制器、光电探测器和天线；
所述激光器的输出端与所述电光调制器的第一输入端连接；所述激光器用于产生连续光载波；
所述电信号发生器的第一输出端与所述电光调制器的第二输入端连接；所述电信号发生器的第二输出端与所述电光调制器的第三输入端连接；所述电信号发生器用于生成第一啁啾信号和第二啁啾信号，并利用基带通信信号对所述第一啁啾信号进行编码，生成第一编码啁啾信号；
所述电光调制器的输出端与所述光电探测器的输入端连接；所述电光调制器用于利用所述第一编码啁啾信号和所述第二啁啾信号对所述连续光载波进行电光调制；
所述光电探测器的输出端与所述天线的输入端连接；所述光电探测器用于对所述电光调制器输出的光信号进行光电转换；
所述天线用于将所述光电探测器产生的射频信号辐射出去。
2.根据权利要求1所述的光子辅助的通信感知一体化装置，其特征在于，所述电光调制器包括第一子调制器和第二子调制器；
所述第一子调制器用于利用所述第一编码啁啾信号对所述连续光载波进行电光调制；
所述第二子调制器用于利用所述第二啁啾信号对所述连续光载波进行电光调制。
3.根据权利要求1所述的光子辅助的通信感知一体化装置，其特征在于，还包括直流电源；
所述直流电源用于给所述电光调制器供电；通过调节所述直流电源使所述电光调制器工作在最小偏置点。
4.根据权利要求1所述的光子辅助的通信感知一体化装置，其特征在于，对所述电光调制器输出的光信号进行光电转换，包括：
进行外差拍频对所述基带通信信号进行上变频；
进行外差拍频对所述第二啁啾信号进行倍频。
5.根据权利要求4所述的光子辅助的通信感知一体化装置，其特征在于，经过上变频后的基带通信信号的中心频率为（f 1 +f 4 ），其中，所述第一啁啾信号和所述第二啁啾信号具有相反的调频斜率和相同的时宽，f 1 为所述第一啁啾信号在t等于0或t等于T时的瞬时频率，f 4 为所述第二啁啾信号在t等于0或t等于T时的瞬时频率，T为所述第一啁啾信号的时宽，t为时间。
6.根据权利要求5所述的光子辅助的通信感知一体化装置，其特征在于，基带通信信号的带宽、第一啁啾信号的频率和第二啁啾信号的频率之间的关系如下：
Figure 924511DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure 578346DEST_PATH_IMAGE002
为基带通信信号的带宽；
Figure 318638DEST_PATH_IMAGE003
为基带通信信号的脉冲成形滤波器的滚降因子，
Figure 766937DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 608991DEST_PATH_IMAGE005
为所述第一啁啾信号在t等于T/2时的瞬时频率，
Figure 286091DEST_PATH_IMAGE006
为所述第二啁啾信号在t 等于T/2时的瞬时频率。
7.根据权利要求4所述的光子辅助的通信感知一体化装置，其特征在于，经过倍频后的第二啁啾信号的带宽为2*B，B为所述第二啁啾信号的带宽。
8.根据权利要求1所述的光子辅助的通信感知一体化装置，其特征在于，还包括光滤波器；
所述电光调制器的输出端通过所述光滤波器与所述光电探测器的输入端连接；
所述光滤波器用于对所述电光调制器输出的光信号进行滤波处理。
9.根据权利要求1所述的光子辅助的通信感知一体化装置，其特征在于，还包括功率放大器；
所述光电探测器的输出端通过所述功率放大器与所述天线的输入端连接；
所述功率放大器用于对所述光电探测器产生的射频信号进行功率放大。
10.根据权利要求1所述的光子辅助的通信感知一体化装置，其特征在于，所述激光器为单波长激光器或者多波长激光器。
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