本發(fā)明屬于數(shù)字信號處理，尤其涉及一種用于雙啁啾信號同時鎖相的共用延時線和光學(xué)鎖相環(huán)鏈路裝置。

背景技術(shù)：

1、調(diào)頻連續(xù)波激光雷達(dá)具有高靈敏度、高精度、低功耗、人眼安全、抗雜散光干擾、同時映射物體距離/速度信息等特點(diǎn)已經(jīng)在自動駕駛、輔助導(dǎo)航、車禍預(yù)警等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。同時獲取被測物的距離/速度信息需要調(diào)頻連續(xù)波信號具有上、下掃描的啁啾。目前，雙啁啾的產(chǎn)生方案主要有三角波調(diào)制分布式反饋半導(dǎo)體激光器、基于抑制載波技術(shù)的外調(diào)制方案等。前者在一個調(diào)制周期內(nèi)可以獲得上、下掃描的啁啾，但距離/速度信息的獲取時間需要大于一個調(diào)制周期，這大大限制了該方案在例如車禍預(yù)警等需要快速響應(yīng)時間的場景中的表現(xiàn)。后者，通過載波抑制技術(shù)可以在半個調(diào)制周期內(nèi)同時產(chǎn)生上、下掃描的啁啾信號，但該方案需要借助昂貴的調(diào)制器，同時調(diào)制器的偏置點(diǎn)會受到環(huán)境因素的干擾，并且掃頻的帶寬還會受限于調(diào)制器的帶寬。

2、除了上述兩種產(chǎn)生雙啁啾的方案外，還可以用兩個波長相近的分布式反饋半導(dǎo)體激光器，并采用相反掃描方向的電壓信號進(jìn)行驅(qū)動，后續(xù)耦合兩個啁啾源的輸出就可以得到一個雙啁啾源。但該方案目前存在兩個啁啾的相位噪聲關(guān)聯(lián)性差、兩個啁啾源各自的相位噪聲較大、啁啾線性度不佳且不能采用一致的預(yù)失真波形來校正等關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種用于雙啁啾信號同時鎖相的共用延時線和光學(xué)鎖相環(huán)鏈路裝置。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種用于雙啁啾信號同時鎖相的共用延時線和光學(xué)鎖相環(huán)鏈路裝置，包括上、下掃調(diào)頻連續(xù)波源、共用馬赫-曾德爾干涉儀模塊、光學(xué)正交前端、光學(xué)鎖相環(huán)模塊。

4、上、下掃調(diào)頻連續(xù)波源，采用相位相反的三角波進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生包括上掃調(diào)頻連續(xù)波源和下掃調(diào)頻連續(xù)波源，并在半個周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)雙啁啾信號輸出。

5、共用馬赫-曾德爾干涉儀模塊，布置在光路上，接收雙啁啾信號，并輸出。

6、光學(xué)正交前端，接收共用馬赫-曾德爾干涉儀模塊輸出，提取拍頻電信號，并輸出。

7、光學(xué)鎖相環(huán)模塊，電連接光學(xué)正交前端和上、下掃調(diào)頻連續(xù)波源，接收光學(xué)正交前端輸出的拍頻電信號，將信號反饋回上、下掃調(diào)頻連續(xù)波源實(shí)現(xiàn)同時鎖相。

8、一實(shí)施例中，共用馬赫-曾德爾干涉儀模塊包括馬赫-曾德爾干涉儀模塊ⅰ、馬赫-曾德爾干涉儀模塊ⅱ、共用光纖延時線。

9、馬赫-曾德爾干涉儀ⅰ與馬赫-曾德爾干涉儀ⅱ平行放置。

10、馬赫-曾德爾干涉儀ⅰ，接收上掃調(diào)頻連續(xù)波源的啁啾信號，并輸出。

11、馬赫-曾德爾干涉儀ⅱ，接收下掃調(diào)頻連續(xù)波源的啁啾信號，并輸出。

12、共用光纖延時線，將馬赫-曾德爾干涉儀ⅰ和馬赫-曾德爾干涉儀ⅱ接收的信號合并后輸出。

13、一實(shí)施例中，光學(xué)鎖相環(huán)模塊，包括混頻器、電放大器、積分器、任意函數(shù)發(fā)生器。

14、任意函數(shù)發(fā)生器，產(chǎn)生參考信號，并將信號傳輸至混頻器ⅰ和混頻器ⅱ。

15、混頻器，包括混頻器ⅰ和混頻器ⅱ。

16、混頻器ⅰ，將參考信號與光學(xué)正交前端輸出的拍頻電信號混頻，產(chǎn)生誤差信號。

17、混頻器ⅱ，將參考信號與光學(xué)正交前端輸出的拍頻電信號混頻，產(chǎn)生誤差信號。

18、電放大器，包括電放大器ⅰ和電放大器ⅱ。

19、電放大器ⅰ，接收混頻器ⅰ產(chǎn)生的誤差信號，并對其放大后輸出。

20、電放大器ⅱ，接收混頻器ⅱ產(chǎn)生的誤差信號，并對其放大后輸出。

21、積分器，包括積分器ⅰ和積分器ⅱ。

22、積分器ⅰ，接收電放大器ⅰ放大處理后的誤差信號，并對其積分后輸出至上掃調(diào)頻連續(xù)波源。

23、積分器ⅱ，接收電放大器ⅱ放大處理后的誤差信號，并對其積分后輸出至下掃調(diào)頻連續(xù)波源。

24、一實(shí)施例中，上、下掃調(diào)頻連續(xù)波源采用兩個獨(dú)立的電流調(diào)制分布式反饋半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生。

25、一實(shí)施例中，馬赫-曾德爾干涉儀ⅰ與馬赫-曾德爾干涉儀ⅱ均由2個5:5型的光纖型耦合器串聯(lián)連接組成。光纖型耦合器，用于光信號的耦合，并輸出至共用光纖延時線，并且用于結(jié)果的輸出。共用光纖延時線的長度為10m。

26、一實(shí)施例中，光學(xué)正交前端包括一個90°光移相器和兩個平衡探測器，兩路光信號通過光正交前端后輸出相位相差90°的電拍頻信號。

27、一實(shí)施例中，任意函數(shù)發(fā)生器輸出的電信號在0.1khz-10mhz頻率內(nèi)相位噪聲為-125dbc/hz@10khz。電放大器ⅰ和電放大器ⅱ是同樣的器件，可以提供60db可調(diào)的放大/縮小倍數(shù)。積分器的積分時間為10khz，該積分時間由電阻電容時間常數(shù)設(shè)計(jì)。

28、本發(fā)明的有益效果：

29、本發(fā)明提供了一種雙啁啾線性掃頻源，整個裝置中，用于產(chǎn)生上掃調(diào)頻連續(xù)波的激光器輸出功率為57.83mw，用于產(chǎn)生下掃調(diào)頻連續(xù)波的激光器輸出功率為60.00mw,該模塊的工作溫度為20℃。經(jīng)過分束和合束后，最終鎖相后的雙啁啾信號的輸出功率為53mw。

30、利用共用鎖相環(huán)模塊實(shí)現(xiàn)了非相干源之間的相干性增強(qiáng)，利用共用延時線實(shí)現(xiàn)了雙啁啾的同時鎖相，提高了延時線的利用效率，提升了整個光模塊、電模塊的器件集成度。

技術(shù)特征：

1.一種用于雙啁啾信號同時鎖相的共用延時線和光學(xué)鎖相環(huán)鏈路裝置，其特征在于,包括上、下掃調(diào)頻連續(xù)波源、共用馬赫-曾德爾干涉儀模塊、光學(xué)正交前端、光學(xué)鎖相環(huán)模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙啁啾信號同時鎖相的共用延時線和光學(xué)鎖相環(huán)鏈路裝置，其特征在于，共用馬赫-曾德爾干涉儀模塊包括馬赫-曾德爾干涉儀模塊ⅰ、馬赫-曾德爾干涉儀模塊ⅱ、共用光纖延時線；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙啁啾信號同時鎖相的共用延時線和光學(xué)鎖相環(huán)鏈路裝置，其特征在于，光學(xué)鎖相環(huán)模塊，包括混頻器、電放大器、積分器、任意函數(shù)發(fā)生器；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙啁啾信號同時鎖相的共用延時線和光學(xué)鎖相環(huán)鏈路裝置，其特征在于，上、下掃調(diào)頻連續(xù)波源采用兩個獨(dú)立的電流調(diào)制分布式反饋半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于雙啁啾信號同時鎖相的共用延時線和光學(xué)鎖相環(huán)鏈路裝置，其特征在于，馬赫-曾德爾干涉儀ⅰ與馬赫-曾德爾干涉儀ⅱ均由2個5:5型的光纖型耦合器串聯(lián)連接組成；光纖型耦合器，用于光信號的耦合，并輸出至共用光纖延時線，并且用于結(jié)果的輸出，共用光纖延時線的長度為10m。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙啁啾信號同時鎖相的共用延時線和光學(xué)鎖相環(huán)鏈路裝置，其特征在于，光學(xué)正交前端包括一個90°光移相器和兩個平衡探測器，兩路光信號通過光學(xué)正交前端后輸出相位相差90°的電拍頻信號。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于雙啁啾信號同時鎖相的共用延時線和光學(xué)鎖相環(huán)鏈路裝置，其特征在于，任意函數(shù)發(fā)生器輸出的電信號在0.1khz-10mhz頻率內(nèi)相位噪聲為-125dbc/hz@10khz；電放大器ⅰ和電放大器ⅱ是同樣的器件，提供60db可調(diào)的放大/縮小倍數(shù)，積分器的積分時間為10khz，該積分時間由電阻電容時間常數(shù)設(shè)計(jì)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種用于雙啁啾信號同時鎖相的共用延時線和光學(xué)鎖相環(huán)鏈路裝置，包括上、下掃調(diào)頻連續(xù)波源、共用馬赫?曾德爾干涉儀模塊、光學(xué)正交前端、光學(xué)鎖相環(huán)模塊；上、下掃調(diào)頻連續(xù)波源，采用相位相反的三角波進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生包括上掃調(diào)頻連續(xù)波源和下掃調(diào)頻連續(xù)波源，并在半個調(diào)制周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)雙啁啾信號輸出；共用馬赫?曾德爾干涉儀模塊，布置在光路上，接收雙啁啾信號，并輸出。本發(fā)明可以改善兩個啁啾源間的相位噪聲關(guān)聯(lián)性、抑制兩個啁啾源各自的相位噪聲、改善啁啾的線性度，并且該裝置還可以提高延時線的利用效率，提升了整個光模塊、電模塊的器件集成度。

技術(shù)研發(fā)人員：王秋蘋,吳正茂,夏光瓊,歐埔,張鳳玲,胡珊,謝瑛珂,康子怡,何朝滔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30