一种微波信号处理系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种微波信号处理系统及方法，涉及通信技术领域，该系统包括：光频梳、第一强度调制器、滤波器、脉冲整形器、时间透镜和色散元件。第一强度调制器接收外部输入的微波射频信号和光频梳产生的梳状的超短脉冲激光信号，并将该微波射频信号调制到该梳状的超短脉冲激光信号上得到光载射频信号。通过光滤波器的滤波放大该光载射频信号的带宽。带宽放大的光载射频信号经过脉冲整形器后得到第一光脉冲信号。时间透镜将啁啾相位调制到该第一光脉冲信号上得到啁啾光脉冲。色散元件对该啁啾光脉冲信号进行解啁啾得到延时光脉冲信号。应用本发明专利技术实施例提供的方案，可以提高微波信号处理系统能够处理的微波射频信号的频率分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种微波信号处理系统及方法
本专利技术涉及通信
，特别是涉及一种微波信号处理系统及方法。
技术介绍
在无线通信、军事雷达等
通常利用微波信号处理系统来获取微波射频信号的微波信号频谱。然而，上述微波信号处理系统在获取微波信号频谱的过程中，观测带宽通常会受到模数转换采样率以及数字信号处理计算能力的限制，因此，在获取宽带微波射频信号的微波信号频谱时，难以直接进行模数转换，或者，需要上述微波信号处理系统具有计算能力非常强大的并行设备，而这对于很多运动平台(例如，卫星、飞机等)可行性较差。因此，为了解决上述微波信号处理系统存在的问题，人们往往借助光子辅助频谱分析方法来获取微波射频信号的微波信号频谱。在众多的光子辅助频谱分析方法中，实时傅里叶变换方法，或者称为频率-时间映射方法是一种非常有效的获取微波信号频谱的方法，它可以突破普通数字信号处理技术对信号带宽的限制。常见的实时傅里叶变换方法是基于群速度色散处理方式来实现的，如图1所示，提供了一种常见的应用实时傅里叶方法的微波信号处理系统，该系统包括：脉冲激光器、第一色散元件、第二色散元件以及光电调制器，其中，脉冲激光器产生光脉冲信号，该光脉冲信号经过第一色散元件，在二阶色散的作用下形成啁啾光脉冲信号；光电调制器接收上述啁啾光脉冲信号和外部输入的微波射频信号，并将上述微波射频信号调制到该啁啾光脉冲信号上，形成光载射频信号；然后，该光载射频信号经过第二色散元件，在色散的作用下实现脉冲解啁啾，使得光载射频信号的不同频率分量在时域上产生不同的延时，形成延时光脉冲信号。由于该延时光脉冲信号在时域上的延时与上述外部输入的微波射频信号的频率是相对应的，因此，利用该延时光脉冲信号在时域上的延时，可以计算得到上述外部输入的微波射频信号的频率，进而得到上述外部输入的微波射频信号的微波信号频谱。应用上述微波信号处理系统可以对外部输入的微波射频信号进行处理，得到微波射频信号的微波信号频谱。然而，应用上述微波信号处理系统获取微波射频信号的微波信号频谱时，上述微波信号处理系统能够处理的微波射频信号的频率分辨率会受到色散元件色散值大小的限制，不能获取大带宽、高分辨率的微波射频信号的微波信号频谱。例如色散补偿光纤或者光纤布拉格光栅等普通的光学器件无法实现100MHz级别的频率分辨率的微波射频信号的微波信号频谱的获取。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种微波信号处理系统，以实现对于大宽带、高分辨率的微波射频信号的微波信号频谱的获取。具体技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种微波信号处理系统，所述系统包括：光频梳、第一强度调制器、光滤波器、脉冲整形器、时间透镜和色散元件，其中，所述光频梳，用于产生梳状的超短脉冲激光信号，并将所述梳状的超短脉冲激光信号传输给所述第一强度调制器；所述第一强度调制器，用于接收所述梳状的超短脉冲激光信号和外部输入的微波射频信号，并通过将所述微波射频信号调制到所述梳状的超短脉冲激光信号上，实现对所述微波射频信号的变频处理，获得光载射频信号，将所述光载射频信号传输给所述光滤波器；所述光滤波器，用于接收所述光载射频信号，并通过将所述光载射频信号中不同频率的光载射频信号在不同的光频处滤出，从而实现对所述光载射频信号的带宽放大，并将带宽放大的光载射频信号传输给所述脉冲整形器；所述脉冲整形器，用于接收所述带宽放大的光载射频信号，并将所述带宽放大的光载射频信号整形为第一光脉冲信号，将所述第一光脉冲信号传输给所述时间透镜；所述时间透镜，用于接收所述第一光脉冲信号，并将啁啾相位调制到所述第一光脉冲信号上，获得啁啾光脉冲信号，将所述啁啾光脉冲信号传输给所述色散元件；所述色散元件，用于接收所述啁啾光脉冲信号，并对所述啁啾光脉冲信号进行解啁啾，获得延时光脉冲信号。一种实现方式中，所述光频梳为：平坦光频梳，所述光频梳包括：连续光激光器、第一微波信号源、第二微波信号源、第二强度调制器、第一相位调制器和第二相位调制器，其中，所述连续光激光器，用于产生连续激光信号，并将所述连续激光信号传输给所述第二强度调制器；所述第一微波信号源，用于产生第一电信号，并将所述第一电信号传输给所述第二强度调制器；所述第二强度调制器，用于接收所述连续激光信号和所述第一电信号，并将所述第一电信号调制到所述连续激光信号上，获得激光脉冲信号，将所述激光脉冲信号传输给所述第一相位调制器；所述第二微波信号源，用于产生第二电信号，并将所述第二电信号传输给所述第一相位调制器和所述第二相位调制器；所述第一相位调制器，用于接收所述激光脉冲信号和所述第二电信号，并将所述第二电信号调制到所述激光脉冲信号上，获得第二光脉冲信号，并将所述第二光脉冲信号传输给所述第二相位调制器；所述第二相位调制器，用于接收所述第二光脉冲信号和所述第二电信号，并将所述第二电信号调制到所述第二光脉冲信号上，获得所述梳状的超短脉冲激光信号，并将所述短脉冲光信号传输给所述第一强度调制器。一种实现方式中，所述脉冲整形器包括：脉冲模式发生器和第三强度调制器，其中，所述脉冲模式发生器，用于产生电脉冲信号，并将所述电脉冲信号传输给所述第三强度调制器；所述第三强度调制器，用于接收所述电脉冲信号和所述带宽放大的光载射频信号，并将所述电脉冲信号调制到所述带宽放大的光载射频信号上，获得第一光脉冲信号，将所述第一光脉冲信号传输给所述时间透镜。一种实现方式中，所述时间透镜包括：第三微波信号源和第三相位调制器；所述第三微波信号源，用于产生第三电信号，并将所述第三电信号传输给所述第三相位调制器；所述第三相位调制器，用于接收所述第三电信号和所述第一光脉冲信号，并将所述第三电信号调制到所述第一光脉冲信号上，获得所述啁啾光脉冲信号，将所述啁啾光脉冲信号传输给所述色散元件。一种实现方式中，所述色散元件为：色散补偿光纤。一种实现方式中，所述光载射频信号的带宽放大倍数为：其中，A为所述带宽放大倍数，FSRF为所述光滤波器的自由光谱范围，FSROFC为所述光频梳的自由光谱范围。一种实现方式中，所述光滤波器为：光纤法布里-珀罗干涉仪。一种实现方式中，所述延时光脉冲信号为满足以下关系式的光脉冲信号：其中，Δf为所述外部输入的微波射频信号的频率差，Δt为所述延时光脉冲信号的延时差，c为光速，λ0为激光器输出中心波长，D0为所述色散元件的实际色散值，A为所述带宽放大倍数。本专利技术实施例提供了一种微波信号处理方法，所述方法包括：产生梳状的超短脉冲激光信号；接收外部输入的微波射频信号，并通过将所述微波射频信号调制到所述梳状的超短脉冲激光信号上，实现对所述微波射频信号的变频处理，获得光载射频信号；通过将所述光载射频信号中不同频率的光载射频信号在不同的光频处滤出，从而实现对所述光载射频信号的带宽放大；将带宽放大的光载射频信号整形为第一光脉冲信号；将啁啾相位调制到所述第一光脉冲信号上，获得啁啾光脉冲信号；对所述啁啾光脉冲信号进行解啁啾，获得延时光脉冲信号。一种实现方式中，所述产生梳状的超短脉冲激光信号的步骤，包括：产生连续激光信号；产生第一电信号；将所述第一电信号调制到所述连续激光信号上，获得激光脉冲信号；产生第二电信号；将所述第二电信号调制到所述激光脉冲信号上，获得第二光脉冲信号；将所述第二电信号调制到所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波信号处理系统，其特征在于，所述系统包括：光频梳、第一强度调制器、光滤波器、脉冲整形器、时间透镜和色散元件，其中，所述光频梳，用于产生梳状的超短脉冲激光信号，并将所述梳状的超短脉冲激光信号传输给所述第一强度调制器；所述第一强度调制器，用于接收所述梳状的超短脉冲激光信号和外部输入的微波射频信号，并通过将所述微波射频信号调制到所述梳状的超短脉冲激光信号上，实现对所述微波射频信号的变频处理，获得光载射频信号，将所述光载射频信号传输给所述光滤波器；所述光滤波器，用于接收所述光载射频信号，并通过将所述光载射频信号中不同频率的光载射频信号在不同的光频处滤出，从而实现对所述光载射频信号的带宽放大，并将带宽放大的光载射频信号传输给所述脉冲整形器；所述脉冲整形器，用于接收所述带宽放大的光载射频信号，并将所述带宽放大的光载射频信号整形为第一光脉冲信号，将所述第一光脉冲信号传输给所述时间透镜；所述时间透镜，用于接收所述第一光脉冲信号，并将啁啾相位调制到所述第一光脉冲信号上，获得啁啾光脉冲信号，将所述啁啾光脉冲信号传输给所述色散元件；所述色散元件，用于接收所述啁啾光脉冲信号，并对所述啁啾光脉冲信号进行解啁啾，获得延时光脉冲信号。...

【技术特征摘要】
1.一种微波信号处理系统，其特征在于，所述系统包括：光频梳、第一强度调制器、光滤波器、脉冲整形器、时间透镜和色散元件，其中，所述光频梳，用于产生梳状的超短脉冲激光信号，并将所述梳状的超短脉冲激光信号传输给所述第一强度调制器；所述第一强度调制器，用于接收所述梳状的超短脉冲激光信号和外部输入的微波射频信号，并通过将所述微波射频信号调制到所述梳状的超短脉冲激光信号上，实现对所述微波射频信号的变频处理，获得光载射频信号，将所述光载射频信号传输给所述光滤波器；所述光滤波器，用于接收所述光载射频信号，并通过将所述光载射频信号中不同频率的光载射频信号在不同的光频处滤出，从而实现对所述光载射频信号的带宽放大，并将带宽放大的光载射频信号传输给所述脉冲整形器；所述脉冲整形器，用于接收所述带宽放大的光载射频信号，并将所述带宽放大的光载射频信号整形为第一光脉冲信号，将所述第一光脉冲信号传输给所述时间透镜；所述时间透镜，用于接收所述第一光脉冲信号，并将啁啾相位调制到所述第一光脉冲信号上，获得啁啾光脉冲信号，将所述啁啾光脉冲信号传输给所述色散元件；所述色散元件，用于接收所述啁啾光脉冲信号，并对所述啁啾光脉冲信号进行解啁啾，获得延时光脉冲信号。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光频梳为：平坦光频梳，所述光频梳包括：连续光激光器、第一微波信号源、第二微波信号源、第二强度调制器、第一相位调制器和第二相位调制器，其中，所述连续光激光器，用于产生连续激光信号，并将所述连续激光信号传输给所述第二强度调制器；所述第一微波信号源，用于产生第一电信号，并将所述第一电信号传输给所述第二强度调制器；所述第二强度调制器，用于接收所述连续激光信号和所述第一电信号，并将所述第一电信号调制到所述连续激光信号上，获得激光脉冲信号，将所述激光脉冲信号传输给所述第一相位调制器；所述第二微波信号源，用于产生第二电信号，并将所述第二电信号传输给所述第一相位调制器和所述第二相位调制器；所述第一相位调制器，用于接收所述激光脉冲信号和所述第二电信号，并将所述第二电信号调制到所述激光脉冲信号上，获得第二光脉冲信号，并将所述第二光脉冲信号传输给所述第二相位调制器；所述第二相位调制器，用于接收所述第二光脉冲信号和所述第二电信号，并将所述第二电信号调制到所述第二光脉冲信号上，获得所述梳状的超短脉冲激光信号，并将所述短脉冲光信号传输给所述第一强度调制器。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脉冲整形器包括：脉冲模式发生器和第三强度调制器，其中，所述脉冲模式发生器，用于产生电脉冲信号，并将所述电脉冲信号传输给所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑彦，戴一堂，尹飞飞，徐坤，李建强，周月，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11