CN113965272A - 一种微波光子信道化接收机线性化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波光子信道化接收机线性化方法，属于通信技术领域。该方法包括：射频信号经马赫曾德调制器调制到光频梳上，经过信道划分和下变频通过平衡探测器转为电信号，再经过ADC转换得到非线性失真的数字信号；将数字信号经过带通滤波处理后采用迭代算法，经过算法数字信号处理后得到线性化的信号。该方法简单易行，能够解决信道化接收机信道存在非线性失真的问题。

Description

一种微波光子信道化接收机线性化方法

技术领域

本发明属于通信及信号处理技术领域，特别是指一种微波光子信道化接收机线性化方法。

背景技术

微波光子技术是在微波通信中引入电/光和光/电转换，其过程是用激光器输出光载波，通过电光调制器将射频信号调制到光信号上，在光域上进行频率、相位、滤波等处理，最后通过光电探测器获得传输和处理后的射频信号。微波光子技术具有带宽大、损耗小、抗电磁干扰等优势，已被广泛应用于光载无线通信、信道化接收、光控相控阵雷达等。

衡量微波光子链路性能最终要的指标是链路的动态范围，其定义为可以检测到最大信号功率与最小信号功率之比，当输入射频信号功率增高时信号将受到混频、倍频、交调、互调等非线性的影响造成信号的畸变，其中影响最大的非线性失真是三阶非线性失真中的三阶交调。三阶交调失真往往是由于马赫曾德调制器的传递函数是非线性的余弦函数产生的，并且与三阶谐波分量不同，三阶交调失真在频谱上和基频信号的频率相差很近因此难以消除，是限制微波光子信道化接收机动态范围的主要因素。

目前微波光子线性优化技术可以分为基于三阶交调失真自抵消的线性优化技术、基于部分抑制三阶交调失真的线性优化技术和基于数字域处理的线性优化技术。其中自抵消的线性优化技术的基本原理是将不同来源的三阶交调失真相互抵消来抑制，这一方法理论上能够实现最大程度抑制三阶交调失真，但是这一方法要求不同调制器工作在特殊工作点，通过滤波、衰减、反相等方式来实现自抵消，而目前已有的偏置控制电路板只能将调制器锁定在常规工作点，无法满足方案要求。还有一种方式是抑制三阶交调失真中的部分来源的部分抑制方法，如通过最小偏置来抑制三阶交调光，但只能抑制某一种三阶交调来源。除了上述在模拟域上补偿非线性失真，还有一种直接在数字域上进行补偿的方法，具体的思路是在接收端将得到的信号经过模数转换采样然后经过数字信号处理，通过在数字域上构建非线性***来抵消原有非线性失真。对于微波光子信道化接收***难以在模拟域上进行非线性补偿，如何在数字域上用简单有效的方式对三阶交调失真进行抑制和补偿是亟须解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波光子信道化接收机线性化方法，以解决现有技术中的马赫曾德调制器调制后的信号出现非线性失真的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种微波光子信道化接收机线性化方法，包括以下步骤：

1)获取信道化接收机中任一信道经模数转换的数字非线性失真信号，测量出链路的输入三阶截断点IIP3与马赫曾德调制器半波电压V_π,rf，计算出线性化参数a：

其中，Z为信道化接收机中探测器的阻抗；

2)在数字域对数字非线性失真信号进行带通滤波，得到处理后的信号y；

3)以信号y作为初始的输入信号进行迭代运算；每次迭代中，首先将本次迭代的输入信号y′求平方后进行低通滤波处理，并将处理后的信号输入下式求得本次迭代的校正系数T：

式中，m为累加变量，取非负整数；

然后将本次迭代的输入信号y′与本次迭代的校正系数T相除，得到本次迭代的输出信号y₀：

y₀＝y′/T；

后次迭代的输入信号为前次迭代的输出信号；

4)当输出信号收敛时结束迭代，得到线性化后的结果。

进一步的，步骤1)中的数字非线性失真信号是由信道化接收机中的信号光梳与本振光梳下变频得到的中频或基带信号。

本发明的有益效果在于：

1、本发明在数字域线性化过程中，不需要通过测量多个链路参数来确定复杂的补偿函数。

2、本发明方法实现简单、迭代收敛快。

附图说明

图1为本发明实施例中微波光子信道化接收示意图。

图2为本发明实施例中线性化迭代算法示意图。

图3为本发明实施例中实际测得的未经处理的链路非线性示意图。

图4为本发明实施例中实际测得的线性化处理后的链路非线性示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。

参照图1，微波光子信道化接收由宽带射频信号划分模块和相干探测信号处理模块组成。***输入待测射频信号通过宽带射频信号划分模块划分为若干个信道，不同信道在相干探测信号处理模块进行下变频、模数转换和线性化信号处理。马赫曾德调制器MZM用来将输入的宽带射频信号调制到信号光频梳的每一根梳齿上，经波分解复用后不同的梳齿与相对应的本振光梳齿相干接收，宽带射频信号被信道划分为多个窄带信号并下变频，通过平衡光探测器BPD转为电信号，再经过模数转换器ADC转换，得到的数字信号经过DSP算法处理后，能够一定程度抵消非线性失真，得到高保真度的信号。

参照图2，一种微波光子信道化接收机线性化方法，该方法中，探测器接收到的下变频信号经过模数转换后为y，经过迭代处理实现失真信号向理想信号的转换，处理中的参数a通过测试得到。具体包括以下步骤：

1)获取信道化接收机中任一信道经模数转换的数字非线性失真信号，测量出链路的输入三阶截断点IIP3与马赫曾德调制器半波电压V_π,rf，计算出线性化参数a：

其中，Z为信道化接收机中探测器的阻抗；

2)在数字域对数字非线性失真信号进行带通滤波，得到处理后的信号y；

3)以信号y作为初始的输入信号进行迭代运算；每次迭代中，首先将本次迭代的输入信号y′求平方后进行低通滤波处理，并将处理后的信号输入下式求得本次迭代的校正系数T：

式中，m为累加变量，取非负整数；

然后将本次迭代的输入信号y′与本次迭代的校正系数T相除，得到本次迭代的输出信号y₀：

y₀＝y′/T；

后次迭代的输入信号为前次迭代的输出信号；

4)当输出信号收敛时结束迭代，得到线性化后的结果。

其中，步骤1)中的数字非线性失真信号是由信道化接收机中的信号光梳与本振光梳下变频得到的中频或基带信号。

本例中，迭代三次后即可使输出信号的波动在2dBm以内。

由图3和图4可以看出，经过迭代处理后链路三阶交调抑制比为59.04dBm，相比未经过线性化处理的31.44dBm提升了27dB。

综上，本发明实现了一种微波光子信道化接收机线性化方法，通过简单易实现的算法实现了信道化接收机下变频信号的三阶交调抑制。

以上所述仅为本发明在实施例中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明保护范围之内。

Claims (2)

1.一种微波光子信道化接收机线性化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取信道化接收机中任一信道经模数转换的数字非线性失真信号，测量出链路的输入三阶截断点IIP3与马赫曾德调制器半波电压V_π,rf，计算出线性化参数a：

其中，Z为信道化接收机中探测器的阻抗；

2)在数字域对数字非线性失真信号进行带通滤波，得到处理后的信号y；

3)以信号y作为初始的输入信号进行迭代运算；每次迭代中，首先将本次迭代的输入信号y′求平方后进行低通滤波处理，并将处理后的信号输入下式求得本次迭代的校正系数T：

式中，m为累加变量，取非负整数；

然后将本次迭代的输入信号y′与本次迭代的校正系数T相除，得到本次迭代的输出信号y₀：

y₀＝y′/T；

后次迭代的输入信号为前次迭代的输出信号；

4)当输出信号收敛时结束迭代，得到线性化后的结果。

2.根据权利要求1所述的一种微波光子信道化接收机线性化方法，其特征在于，步骤1)中的数字非线性失真信号是由信道化接收机中的信号光梳与本振光梳下变频得到的中频或基带信号。

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