【技术实现步骤摘要】
一种功能柔性的光子学辅助频率测量方法和装置
[0001]本专利技术涉及微波光子频率测量领域，具体涉及一种基于受激布里渊散射和马赫曾德尔干涉相结合的功能柔性光子学辅助频率测量方法和装置。
技术介绍
[0002]在现代雷达预警和电子对抗系统中，频率测量是识别被截获微波信号的一项重要任务，通常由专门设计的接收机来完成。在理想的情况下，期望具有宽的频率测量范围、高精度和快速的响应速度。然而，基于现有技术很难同时满足这些要求。因此，基于不同应用的折衷方案会更好。通常，雷达预警接收机RWR用于提供实时预警，它更注重宽的频率范围以覆盖所有威胁和快速的测量响应，而精确度却不是必需的。不同的是，电子对抗接收器ECMR需要以特定的频率进行干扰或抗干扰。因此，较高的测量精度是优选的，并且可适当地接受较低的响应速度。需要指出的是，在传统电子战系统中，RWR和ECMR是两个独立的部分，它们支持不同应用所需的频率测量结果。从而导致系统结构复杂、电磁干扰严重和成本高昂。因此，迫切需要一种紧凑的可重构测频系统，该系统可以在宽带范围(＞18GHz)为RWR提供实时的粗略频率测量结果，并为ECMR提供准确的频率信息。然而，对于传统的电子频率测量EFM技术，由于电子瓶颈，很难满足这些要求。幸运的是，微波光子学技术MWP结合了电子和光子技术的优点，已被证明是规避EFM系统局限性的好方法。
[0003]近年来，已经报道了许多基于MWP的光子辅助频率测量方法，其核心原理是将频率信息转换为另一个易于观测的参数。这些方法主要可以分为几类，即频率
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种功能柔性的光子学辅助频率测量装置，其特征在于，包括激光源、电放大器、双偏振马赫增德尔调制器DPol
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DMZM、掺饵光纤放大器EDFA、偏振控制器PC、粗/精测频模块、处理模块；其中激光器产生的光载波输入双偏振马赫增德尔调制器中，分别被未知射频RF信号和扫描信号进行载波抑制双边带调制和相位调制，得到正交偏振复用光信号后输出；正交偏振复用光信号经过掺铒光纤放大器放大，然后使用偏振控制器控制其偏振方向对准粗/精测频模块前端的偏振分束器，由偏振控分束器对其进行偏振解复用处理，输出两路分别工作在正交偏振方向上的光信号；两路分别工作在正交偏振方向上的光信号进入粗/精测频模块，进行基于马赫曾德尔干涉仪的干涉处理和受激布里渊散射处理；粗/精测频模块的输出光信号输入处理模块进行光功率监测和幅值比较处理，获得未知信号频率后输出。2.如权利要求1所述的功能柔性的光子学辅助频率测量装置，其特征在于，双偏振马赫增德尔调制器DPol
‑
DMZM是一个集成的调制器，它由两个并联的子调制器、一个3
‑
dB Y型分支耦合器、一个偏振束合器PBC和一个90
°
偏振旋转器PR组成；其中两个并联的子调制器是双驱动马赫增德尔调制器DMZM1和DMZM2；并且其中第一马赫增德尔调制器DMZM1偏置在最小传输偏置点MITB上；频率为f
x
的未知射频信号首先被电放大器放大，然后功率被等分为两条路径；上路直接连接第一马赫增德尔调制器DMZM1的一个射频RF端口，下路经过180
°
电移相器EPS后连接到第一马赫增德尔调制器DMZM1的另一个RF端口，从而由第一马赫增德尔调制器DMZM1产生载波抑制双边带CS
‑
DSB调制光信号；另一方面，频率为f
s
的扫描信号被施加到第二马赫增德尔调制器DMZM2的一个射频端口，第二马赫增德尔调制器DMZM2另一射频端口不施加信号；第二马赫增德尔调制器DMZM2的直流偏置电压设置在正交传输点QTP上，以产生相位调制光信号；然后，第二马赫增德尔调制器DMZM2输出的相位调制光信号偏振方向经偏振旋转器PR旋转90
°
，由此，使第一马赫增德尔调制器DMZM1和第二马赫增德尔调制器DMZM2各自输出的调制信号被正交极化；最后，第一马赫增德尔调制器DMZM1输出的载波抑制光信号和第二马赫增德尔调制器DMZM2输出的相位调制光信号被偏振合束器PBC组合成一束正交偏振复用光；定义来自第一马赫增德尔调制器DMZM1的载波抑制调制光信号工作在x偏振方向，来自DMZM2的相位调制光信号工作在y偏振方向；光信号在输入粗/精测频模块前首先要使用偏振控制器PC控制光学的两个偏振态，使其对准模块中偏振分束器PBS的两个主轴，使DPol
‑
DMZM输出的光信号被偏振分束器PBS偏振解复用为两条路径，也就是x偏振和y偏振。3.如权利要求1所述的功能柔性的光子学辅助频率测量装置，其特征在于，粗/精测频模块包括偏振分束器、功分器、马赫曾德尔干涉仪、偏振控制器、光环行器、光衰减器、光隔离器和单模光纤；偏振解复用为x偏振方向的载波抑制双边带调制光信号被功分器等功率分成上下两路E
A
(t)和E
B
(t)；上路连接马赫曾德尔干涉仪，马赫曾德尔干涉仪的两个输出端口P1和P2连接粗/精测频模块的粗测频处理部分；下路的载波抑制双边带调制光信号输入偏振控制器，进行偏振旋转处理，输出工作在y偏振方向的载波抑制双边带调制光信号，并作为受激布里渊散射的泵浦光；然后，该泵浦光输入到环行器的第一端口(1)；另一方面，偏振解复用为y偏振方向的相位调制光信号作为受激布里渊散射的探针光信号，探针光信号输入光衰减器进行功率衰减，衰减后的探针光信号输入光隔离器，防止发生受激布里渊散射后的高功率光信号逆流损坏有源器件；然后，光隔离器输出的探针光信号输入单模光纤，
之后从单模光纤输出端输出，与从光环行器第二端口(2)输出的反向传播的泵浦光在单模光纤中产生受激布里渊散射效应；最后，经过受激布里渊散射处理的光信号从光环行器的第三端口(3)输出；光环行器第三端口(3)连接粗/精测频模块的精测频处理部分；在处理部分，粗测频处理部分的结果需要发送给精测频处理部分。4.一种功能柔性的光子学辅助频率测量方法，其特征在于，该方法分成粗测频和精测频两步，具体方法步骤明确如下：S1：将截获的未知射频信号使用双偏振马赫增德尔调制器DPol
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DMZM进行载波抑制双边带CS
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DSB调制，调制到光载波上后，发送到马赫曾德尔干涉仪MZI以执行干涉处理；S2：使用处理模块中粗测频处理部分的光功率计OPM1和OPM2分别监视并记录MZI上下两臂的光输出功率P1和P2；经过干涉处理后，马赫曾德尔干涉仪MZI的两个输出端口处光信号表达式如等式(3)所示，其光功率进一步表示为：其中，τ为由MZI上下两臂路径长度差引入的时间延迟，表示为τ＝nΔL/c；S3：处理模块根据监视到的光功率P1和P2，构造幅值比较函数ACF＝P1/P2，建立一个频率
‑
ACF查找表，根据计算出的ACF值查找获得未知射频信号频率，完成粗测频；在粗测频处理时，通过处理模块监测到的马赫增德尔干涉仪MZI两臂输出光功率P1、P2，构造的幅值比较函数ACF表示为：根据等式(5)知，ACF的值取决于光载波频率f
c
、时延τ和未知射频信号频率f
x
；由于ACF的值是两个支路功率的比值，能够消除该链路引起的功率波动的影响；计算出ACF的一个单调映射区间为1/2τ，此为最大频率测量范围，在此范围内，能够建立一个频率
‑
ACF查找表，使测量到的ACF与频率一一对应，以便通过测量的ACF值来查找获得未知射频信号的频率；S4：将粗/精测频模块的功能切换至精测频，根据上一步骤粗测频处理的结果，也就是估计频率f
coarse
和最大测量误差Δerr，将频率为f
s
的受激布里渊散射的扫描信号扫描范围确定在[f
coarse
‑
Δerr，f
coarse
+Δerr]；然后，将扫描信号相位调制到光载波上作为探针光，探针光与泵浦光在单模光纤中发生受激布里渊散射；S5：使用处理模块中精测频处理部分的光功率计OPM3监视经过受激布里渊散射反应后光环行器第三端口(3)的输出光功率，并记录其与扫描信号的映射关系；S6：处理模块选择光功率计OPM3监视到的功率峰值处对应的频率f
s
，使用公式f
x
＝f
s
+f
B
计算出未知射频信号的频率，从而完成精测频。5.如权利要求4所述的功能柔性的光子学辅助频率测量方法，其特征在于，在步骤S1中，将截获的未知射频信号使用双偏振马赫增德尔调制器DPol
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DMZM进行载波抑制...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄蓝锋，李勇军，赵尚弘，林涛，王国栋，李轩，朱子行，李赫，周逸潇，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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